JP2002191368A - Ribozyme for detecting gene sequence - Google Patents

Ribozyme for detecting gene sequence

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JP2002191368A
JP2002191368A JP2000399155A JP2000399155A JP2002191368A JP 2002191368 A JP2002191368 A JP 2002191368A JP 2000399155 A JP2000399155 A JP 2000399155A JP 2000399155 A JP2000399155 A JP 2000399155A JP 2002191368 A JP2002191368 A JP 2002191368A
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ribozyme
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oligonucleotide
sequence
hairpin
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Yasuo Komatsu
康雄 小松
Eiko Otsuka
栄子 大塚
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Dna Chip Kenkyusho Kk
Hitachi Software Engineering Co Ltd
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Dna Chip Kenkyusho Kk
Hitachi Software Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ribozyme with which the presence of a target base sequence in a sample can be detected and ribozyme activity can be adjusted. SOLUTION: This hairpin type ribozyme is characterized in that the ribozyme is activated by the change of a stem loop three-dimensional structure by hybridization with an oligonucleotide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オリゴヌクレオチ
ドとのハイブリダイゼーションによるステム−ループ三
次元構造の変化により活性化されるヘアピン型リボザイ
ム、該リボザイムを構成するリボヌクレオチドをコード
するDNA、該DNAを含有する組み換えベクタ−、該組み換
えベクタ−を導入した宿主細胞、上記リボザイムによる
標的塩基配列の検出方法等に関する。
The present invention relates to a hairpin-type ribozyme activated by a change in the three-dimensional structure of a stem-loop by hybridization with an oligonucleotide, a DNA encoding a ribonucleotide constituting the ribozyme, and a DNA encoding the ribozyme. The present invention relates to a recombinant vector containing the same, a host cell into which the recombinant vector has been introduced, a method for detecting a target nucleotide sequence by the above ribozyme, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】タバコリングスポットウイルスのサテラ
イトRNAのプラス鎖や、アボガドサンドウイッチウイロ
イドのプラス鎖RNAやマイナス鎖RNAは、Mg2+の存在下
で自己の触媒活性により切断されることが見出されてい
る[Prody、 G. A.ら、(1986)Science 231、 1577-1580
および Hutchins、 C. J.ら、(1986) Nucleic AcidsRe
s. 14、 3627-3640参照]。これらのRNAの切断部位周辺
のヌクレオチド配列は共通性を有しており、この共通性
よりこれらRNAの二次構造が予想された。ウーレンベッ
クは、これらの共通配列を基に19merの短鎖RNAフ
ラグメントを設計し、該フラグメントが24merのRN
Aを触媒的に切断することを示した[Uhlenbeck、 O. C.
(1987) Nature 328、 596-600]。
It has been found that the plus strand of satellite RNA of tobacco ring spot virus and the plus and minus strand RNA of avocado sandwich viroid are cleaved by their own catalytic activity in the presence of Mg 2+. [Prody, GA et al., (1986) Science 231 , 1577-1580.
And Hutchins, CJ et al., (1986) Nucleic AcidsRe
s. 14 , 3627-3640]. The nucleotide sequences around the cleavage site of these RNAs have commonality, and the secondary structure of these RNAs was predicted from this commonality. Uhlenbeck designed a 19-mer short RNA fragment based on these consensus sequences,
A has been shown to cleave A catalytically [Uhlenbeck, OC
(1987) Nature 328 , 596-600].

【0003】また、ウイロイドやウイルスのサテライト
RNAだけでなく、イモリのサテライトDNAの転写物もこの
リボザイムのヌクレオチド配列を有することが報告され
ている[Epstein、 L. M.及びGall、 J. G. (1987) Cel
l、 48、 535-543 ]。このイモリのサテライトDNAの転
写物の切断部位周辺のヌクレオチド配列を有する2種類
の21merRNAを化学合成し、この一方のRNAに他方を
加えると、天然と同一の部位で切断反応が起こることが
見出されている[Koizumi、 M.ら、 (1988) FEBS Lett.
228、 228-230]。さらに、この結果を基に、リボザイ
ムを用いて他のRNAまたはポリリボヌクレオチド分子を
切断する方法が開発されている[Koizumi、 M.ら、(198
9) Nucleic Acids Res. 17、 7059-7071]。
[0003] In addition, satellites of viroids and viruses
Transcripts of newt satellite DNA as well as RNA have been reported to have the nucleotide sequence of this ribozyme [Epstein, LM and Gall, JG (1987) Cel
l, 48 , 535-543]. It was found that when two 21-mer RNAs having nucleotide sequences around the cleavage site of this newt satellite DNA transcript were chemically synthesized and the other was added to one of the RNAs, a cleavage reaction occurred at the same site as that of nature. [Koizumi, M. et al., (1988) FEBS Lett.
228 , 228-230]. Furthermore, based on this result, a method for cleaving other RNA or polyribonucleotide molecules using ribozymes has been developed [Koizumi, M. et al., (198
9) Nucleic Acids Res. 17 , 7059-7071].

【0004】一方、タバコリングスポットウイルスのサ
テライトRNAのマイナス鎖も切断反応を起こし、特定部
位において切断を引き起こすことが明らかにされた[Bu
zayan、 J. M.ら、(1986) Nature 323、 349-353 ]。
また、この切断に必要なRNAの最小領域が明らかにされ
た[Hampel、 A. および Tritz、 R. (1989) Biochemis
try、 28、 4929-4933]。この触媒活性を持つRNAは5
0ヌクレオチドからなり、このRNA内にヘアピンループ
構造を有するモデルが提唱され、ヘアピン型リボザイム
と名付けられた。このヘアピン型リボザイムのヌクレオ
チドを他のヌクレオチドに変換することによって、切断
反応に重要ないくつかのヌクレオチドが明らかにされて
いる[Chowrira、 B. M.ら、(1991) Nature 354、 320-
322 およびSekiguchi、 A.ら、(1991) Nucleic Acids R
es. 19、 6833-6838]。また、バークらのグループは、
ランダムな塩基配列をもつDNAとPCR(ポリメラーゼ
連鎖反応)法を用いたインビトロ選択(in vitro selec
tion)法によってヘアピン型リボザイムの切断反応と連
結反応に重要なヌクレオチド配列を明らかにしている
[Berzal-Herranz、 A.ら、(1992) Gene & Development
6、 129-134]。また、ヘアピンループ部分を欠失した
RNAでも触媒反応が進行することも明らかにされている
[Sekiguchi、 A.ら、(1991) Nucleic Acids Res. 19
6833-6838]。また、小泉らはヘアピン型リボザイムの
ヘアピンループを熱力学的に安定化した配列に変換する
ことにより、リボザイムが従来型よりも高い活性を有す
るようになることを見出している[特開平6−1817
58号]。
On the other hand, it has been revealed that the minus strand of the satellite RNA of tobacco ring spot virus also causes a cleavage reaction and causes cleavage at a specific site [Bu
Zayan, JM et al., (1986) Nature 323 , 349-353].
The minimum region of RNA required for this cleavage has also been identified [Hampel, A. and Tritz, R. (1989) Biochemis
try, 28 , 4929-4933]. RNA with this catalytic activity is 5
A model consisting of 0 nucleotides and having a hairpin loop structure in this RNA was proposed and named a hairpin ribozyme. By converting the nucleotides of this hairpin ribozyme to other nucleotides, several nucleotides important for the cleavage reaction have been identified [Chowrira, BM et al. (1991) Nature 354 , 320-
322 and Sekiguchi, A. et al. (1991) Nucleic Acids R
es. 19 , 6833-6838]. Burke's group also
In vitro selection using DNA (PCR) with random nucleotide sequence (in vitro selec
method) has revealed nucleotide sequences important for hairpin ribozyme cleavage and ligation [Berzal-Herranz, A. et al. (1992) Gene & Development
6 , 129-134]. In addition, the hairpin loop was deleted
It has also been shown that catalytic reactions proceed with RNA [Sekiguchi, A. et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19 ,
6833-6838]. Koizumi et al. Have also found that by converting the hairpin loop of a hairpin-type ribozyme into a thermodynamically stabilized sequence, the ribozyme becomes more active than the conventional type [Japanese Patent Laid-Open No. 6-1817].
No. 58].

【0005】さらに、小松らは、プロパンジオール・ホ
スフェートを1回から13回繰り返したリンカーを介し
て、基質の5'末端の水酸基と、2本鎖からなるヘアピ
ン型リボサイムのうちの短い鎖の3'末端の水酸基を結
合したRNAを合成した。これらのRNAの切断活性を調べる
と、プロパンジオールホスフェートを7回以上繰り返し
て、基質とリボザイムの1本の鎖を結合したものに天然
型を上回る活性があることを示した。このことは、ヘア
ピン型リボザイムの4つのヘリックスのうち、2番目の
ヘリックスと3番目ヘリックスとの間で折れ曲がった構
造を有していることを示している[Komatsu、 Y.ら、(1
994) J. Am. Chem. Soc. 116、 3602]。大塚らは、こ
こで示されたヘアピン型リボザイムの折れ曲がった高次
構造を保持したままで、ヘアピン型リボザイムのドメイ
ンの結合位置を変換すること(触媒活性ドメインと基質
結合ドメインを多量体のポリリボヌクレオチドを介して
ヘリックス1とヘリックス4の位置で結合したもの)を
試みたところ、ドメインの結合位置を変換しても、ポリ
リボヌクレオチドがなお高いリボザイム活性を有してい
ることを見出している[特開平8−131163号]。
さらに小松らは、本来触媒活性ドメインと基質結合ドメ
インの2つからなるヘアピン型リボザイムにもう一つの
切断ドメインを結合させた3つのドメインからなるリボ
ザイムを構築し、このリボザイムが、転写中に自己切断
する自己トリミング活性を有していることを見出してい
る[特開平10−215876号]。
Further, Komatsu et al. Reported that a hydroxyl group at the 5 'end of a substrate and a short chain of a double-stranded hairpin-type ribosome were synthesized via a linker obtained by repeating propanediol phosphate one to thirteen times. 'The RNA with the terminal hydroxyl group was synthesized. Examination of the cleavage activity of these RNAs revealed that the combination of the substrate and one strand of the ribozyme had more activity than the native form by repeating propanediol phosphate seven or more times. This indicates that the hairpin-type ribozyme has a bent structure between the second helix and the third helix among the four helices [Komatsu, Y. et al., (1)
994) J. Am. Chem. Soc. 116 , 3602]. Otsuka et al. Changed the binding position of the hairpin-type ribozyme domain while maintaining the folded higher-order structure of the hairpin-type ribozyme shown here (by replacing the catalytically active domain and the substrate-binding domain with the multimeric polyribozyme). Attempts to bind at positions of helix 1 and helix 4 via nucleotides) have found that polyribonucleotides still have high ribozyme activity even when the binding position of the domain is changed [ JP-A-8-131163].
Komatsu et al. Constructed a three-domain ribozyme consisting of a hairpin-type ribozyme, which consists of a catalytically active domain and a substrate-binding domain, and another cleavage domain. This ribozyme self-cleaves during transcription. Have been found to have a self-trimming activity [JP-A-10-215876].

【0006】一方、リボザイムを細胞内で人工的に発現
させることにより、疾患に関与するRNAを切断する試み
がなされている[例えば Bratty、 J.ら、(1993) Bioch
im. Biophy. Acta 1216、 345-359] 。その場合、リボ
ザイムをコードするDNAとして投与したり、レトロウイ
ルスベクターを用いる方法がとられる。いずれの方法に
おいても、リボザイムの遺伝子を哺乳動物のプロモータ
ーの支配下で発現させるシステムが用いられる。
[0006] On the other hand, attempts have been made to cleave RNAs involved in diseases by artificially expressing ribozymes in cells [for example, Bratty, J. et al., (1993) Bioch.
im. Biophy. Acta 1216 , 345-359]. In such a case, a method of administering as a DNA encoding a ribozyme or a method using a retroviral vector is employed. In any of the methods, a system for expressing a ribozyme gene under the control of a mammalian promoter is used.

【0007】更に本発明者等は、ハンマーヘッド型リボ
ザイムに外部より添加したオリゴヌクレオチドが結合
し,pseudo-half-knot構造を形成することにより活性化
することができることをすでに報告した[Komatsuら,
J. Mol. Biol., 2000]。
Furthermore, the present inventors have already reported that an externally added oligonucleotide can bind to a hammerhead ribozyme and activate it by forming a pseudo-half-knot structure [Komatsu et al.,
J. Mol. Biol., 2000].

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記背景から、本発明
者等はハンマーヘッド型リボザイムとは別の型のリボザ
イムであるヘアピン型リボザイム(図1)においても、
オリゴ添加により活性化されるように変換することを目
的として種々検討を行った。
In view of the above background, the present inventors have developed a hairpin ribozyme (FIG. 1) which is a different type of ribozyme from the hammerhead ribozyme.
Various studies were conducted for the purpose of conversion to be activated by the addition of oligo.

【0009】天然のヘアピン型リボザイムは、図1に示
すように2つのドメインよりなり、矢印の部位でRNAが
切断される。ドメインIはヘリックス1、ヘリックス2
および内部ループAよりなり、ドメインIIは、ヘリック
ス3、ヘリックス4および内部ループBよりなる。4つ
のヘリックスは塩基対の形成が重要であるが、他の塩基
に変換可能である。一方2つの内部ループはほとんど切
断活性に必須な塩基よりなる。特開平6−181758
号公報に記載の技術は、このヘアピン型リボザイムのヘ
リックス4にあたるヘアピンループを熱力学的に安定化
したものであり、リボザイムの活性が外部より添加され
た核酸によって制御されるものではなく、常にリボザイ
ムは活性化された状態にある。そのため、遺伝子検出に
用いることはできないという問題がある。また、特開平
10−215876号公報に記載の技術も同様に、ヘリ
ックス4構造を形成しているため、活性制御が可能な形
ではなく、常に活性化構造を形成している。
The natural hairpin ribozyme is composed of two domains as shown in FIG. 1, and the RNA is cleaved at the site indicated by the arrow. Domain I is helix 1, helix 2
Domain II consists of helix 3, helix 4 and inner loop B. The four helices are important for base pairing, but can be converted to other bases. On the other hand, the two inner loops consist essentially of bases essential for cleavage activity. JP-A-6-181758
The technology described in Japanese Patent Application Publication No. H11-115,087 is a thermodynamic stabilization of a hairpin loop corresponding to helix 4 of this hairpin-type ribozyme, and the activity of the ribozyme is not always controlled by an externally added nucleic acid, but is always controlled by a ribozyme. Is in an activated state. Therefore, there is a problem that it cannot be used for gene detection. Similarly, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-215876 also forms an helix 4 structure, and thus does not have a form in which activity can be controlled, but always forms an activated structure.

【0010】本発明の目的は、リボザイム単独では自己
切断反応を起こさないが、目的のヌクレオチド配列を有
するオリゴヌクレオチドがリボザイムに結合することに
より、リボザイムの構造が不活性型から活性型へ変化
し、RNAを切断する活性を示すリボザイム、および該リ
ボザイムを用いたポリリボヌクレオチドの切断方法を提
供することを目的とする。
It is an object of the present invention that a ribozyme alone does not cause a self-cleavage reaction, but the structure of the ribozyme changes from an inactive type to an active type by binding of an oligonucleotide having a target nucleotide sequence to the ribozyme, An object of the present invention is to provide a ribozyme exhibiting RNA-cleaving activity and a method for cleaving polyribonucleotides using the ribozyme.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、オリゴヌクレ
オチドの存在下、初めて切断活性を示すポリリボヌクレ
オチド(以下「リボザイム」という。)および該ポリヌ
クレオチドを用いた基質ポリリボヌクレオチドの切断方
法を提供するものである。
The present invention provides a polyribonucleotide (hereinafter, referred to as "ribozyme") having a cleavage activity for the first time in the presence of an oligonucleotide and a method for cleaving a substrate polyribonucleotide using the polynucleotide. To provide.

【0012】本発明者らは、ヘアピン型リボザイム単独
では不活性であるが、外部より添加したオリゴヌクレオ
チドと結合することにより、リボザイムが活性化される
ように、そのヘアピンループを変換し、リボザイムの活
性制御がポリリボザイムヌクレオチドにより可能である
ことを見出し、本発明を完成した。図2にオリゴヌクレ
オチド結合前の不活性型構造とオリゴヌクレオチド結合
後の活性化型構造の、リボザイム活性化の一例を示す。
The present inventors have proposed that the hairpin type ribozyme alone is inactive, but by binding to an oligonucleotide added from the outside, the hairpin loop is converted so that the ribozyme is activated, and the ribozyme is converted. The present inventors have found that the activity can be controlled by polyribozyme nucleotides, and have completed the present invention. FIG. 2 shows an example of ribozyme activation of the inactive structure before oligonucleotide binding and the activated structure after oligonucleotide binding.

【0013】すなわち本発明は、以下の(1)〜(2
1)を提供する。 (1) オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーショ
ンによるステム−ループ三次元構造の変化により活性化
されることを特徴とするヘアピン型リボザイム。 (2) オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーショ
ン形成が3〜23個の塩基対で構成される、上記(1)
に記載のヘアピン型リボザイム。 (3) オリゴヌクレオチドが標的塩基配列の一部であ
ることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の
ヘアピン型リボザイム。 (4) シス型リボザイムであり、活性化によって最初
に自己切断することを特徴とする、上記(1)から
(3)のいずれかに記載のヘアピン型リボザイム。 (5) 一般式(I)または(II)にオリゴヌクレオチド
との複合体構造を示す、上記(4)に記載のヘアピン型
リボザイム。
That is, the present invention provides the following (1) to (2)
1) is provided. (1) A hairpin ribozyme which is activated by a change in a three-dimensional stem-loop structure due to hybridization with an oligonucleotide. (2) The above (1), wherein the hybridization with the oligonucleotide is composed of 3 to 23 base pairs.
The hairpin-type ribozyme according to [1]. (3) The hairpin ribozyme according to (1) or (2), wherein the oligonucleotide is a part of a target base sequence. (4) The hairpin ribozyme according to any one of the above (1) to (3), which is a cis-type ribozyme and is first cleaved by activation. (5) The hairpin ribozyme according to the above (4), which has a complex structure with an oligonucleotide represented by the general formula (I) or (II).

【0014】[0014]

【化4】 Embedded image

【0015】[式中、α1がリボザイム、βがオリゴヌ
クレオチドの配列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレ
オチド、Cはシトシンヌクレオチド、Aはアデニンヌク
レオチド、Gはグアニンヌクレオチドを表し、B1〜B
h、E1〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、W1〜Wn、X1及
びX2はそれぞれ同一または異なってウラシルヌクレオ
チド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオチドま
たはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、F1〜F
p、J1〜J4、R1〜R5、及びY1〜Ynは、それぞれE1
〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、及びW1〜Wnに相補的なヌ
クレオチドを表し、Sはアデニンヌクレオチドまたはシ
トシンヌクレオチドのいずれかを表し、Pはウラシルヌ
クレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオ
チドまたはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、L
はウラシルヌクレオチド、アデニンヌクレオチドまたは
シトシンヌクレオチドのいずれかを表し、Vは、Sがシ
トシンヌクレオチドの場合にはアデニンヌクレオチドを
表し、Sがアデニンヌクレオチドの場合には、ウラシル
ヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチドのいずれかを
表し、hは3〜20の整数、nは1〜10の整数、pは
1〜10の整数をそれぞれ表す)。]
[In the formula, α1 represents a ribozyme, and β represents an oligonucleotide sequence. U is a uracil nucleotide, C is a cytosine nucleotide, A is an adenine nucleotide, G is a guanine nucleotide, and B1 to B
h, E1 to Ep, H1 to H4, Q1 to Q5, W1 to Wn, X1 and X2 are the same or different and each represents any of uracil nucleotides, adenine nucleotides, cytosine nucleotides or guanine nucleotides;
p, J1 to J4, R1 to R5, and Y1 to Yn are each E1
Represents nucleotides complementary to Ep, H1 to H4, Q1 to Q5, and W1 to Wn, S represents either an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide, and P represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide or a guanine nucleotide. Represents either, L
Represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide; V represents an adenine nucleotide when S is a cytosine nucleotide; and represents a uracil nucleotide or a cytosine nucleotide when S is an adenine nucleotide. , H is an integer of 3 to 20, n is an integer of 1 to 10, and p is an integer of 1 to 10). ]

【0016】[0016]

【化5】 Embedded image

【0017】[式中、α2がリボザイム、βがオリゴヌ
クレオチドの配列をそれぞれ示す。式中の記号は一般式
(I)と同じ意味を示す。] (6) トランス型リボザイムであり、活性化によって
他のリボヌクレオチド配列を切断することを特徴とす
る、上記(1)または(2)に記載のヘアピン型リボザ
イム。 (7) 一般式(III)にオリゴヌクレオチドとの複合
体構造を示す、請求項6に記載のヘアピン型リボザイ
ム。
[Wherein α2 represents the sequence of a ribozyme and β represents the sequence of an oligonucleotide. Symbols in the formula are general formulas
It has the same meaning as (I). (6) The hairpin ribozyme according to the above (1) or (2), which is a trans ribozyme and cleaves another ribonucleotide sequence upon activation. (7) The hairpin ribozyme according to claim 6, wherein the complex structure with an oligonucleotide is represented by the general formula (III).

【0018】[0018]

【化6】 Embedded image

【0019】[式中、γがリボザイム、βがオリゴヌク
レオチドの配列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレオ
チド、Cはシトシンヌクレオチド、Aはアデニンヌクレ
オチド、Gはグアニンヌクレオチドを表し、B1〜Bh、
F1〜Fp、J1〜J4、K1〜Km、Q1〜Q5、W1〜Wn、
X1及びX2はそれぞれ同一または異なってウラシルヌ
クレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオ
チドまたはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、R
1〜R5、及びY1〜Ynは、それぞれQ1〜Q5、及びW1〜
Wnに相補的なヌクレオチドを表し、Sはアデニンヌクレ
オチドまたはシトシンヌクレオチドのいずれかを表し、
hは3〜20の整数、mは1〜10の整数、nは1〜1
0の整数、pは1〜10の整数をそれぞれ表す)。]
Wherein γ represents the sequence of a ribozyme and β represents the sequence of an oligonucleotide. U is a uracil nucleotide, C is a cytosine nucleotide, A is an adenine nucleotide, G is a guanine nucleotide, B1 to Bh,
F1-Fp, J1-J4, K1-Km, Q1-Q5, W1-Wn,
X1 and X2 are the same or different and each represents any of a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide and a guanine nucleotide;
1 to R5 and Y1 to Yn are Q1 to Q5 and W1 to
Represents a nucleotide complementary to Wn, S represents either an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide,
h is an integer of 3 to 20, m is an integer of 1 to 10, n is 1 to 1
An integer of 0, and p represents an integer of 1 to 10). ]

【0020】(8) 上記(1)から(7)のいずれか
に記載のヘアピン型リボザイムを構成するリボヌクレオ
チドをコードするDNA。 (9) 上記(8)に記載のDNAを含有する組み換えベ
クター。 (10) 上記(9)に記載の組み換えベクターを導入
した宿主細胞。 (11) オリゴヌクレオチドと不活性化型リボザイム
のハイブリダイゼーションによってステム−ループ三次
元構造を変化させることを特徴とする、ヘアピン型リボ
ザイムの活性化方法。 (12) オリゴヌクレオチドの1または2以上のヌク
レオチドが2'-O-メチル化されていることを特徴とす
る、上記(11)に記載のヘアピン型リボザイムの活性
化方法。
(8) A DNA encoding a ribonucleotide constituting the hairpin ribozyme according to any one of (1) to (7). (9) A recombinant vector containing the DNA according to (8). (10) A host cell into which the recombinant vector according to (9) has been introduced. (11) A method for activating a hairpin ribozyme, comprising changing a stem-loop three-dimensional structure by hybridization of an oligonucleotide and an inactivated ribozyme. (12) The method for activating a hairpin ribozyme according to (11), wherein one or more nucleotides of the oligonucleotide are 2′-O-methylated.

【0021】(13) 上記(1)から(7)のいずれ
かに記載のヘアピン型リボザイムによる標的塩基配列の
検出方法。 (14) DNAチップ上に含まれるサンプルにおける標
的塩基配列の存在を検出することを特徴とする、上記
(13)に記載の検出方法。 (15) 上記(1)から(5)のいずれかに記載のヘ
アピン型リボザイムの自己切断によって切断された断片
を検出することを特徴とする、標的塩基配列の検出方
法。 (16) 蛍光色素、放射性標識によって切断断片を検
出することを特徴とする、上記(13)から(15)の
いずれかに記載の検出方法。
(13) The method for detecting a target nucleotide sequence using a hairpin ribozyme according to any one of the above (1) to (7). (14) The detection method according to the above (13), wherein the presence of a target base sequence in a sample contained on a DNA chip is detected. (15) A method for detecting a target base sequence, comprising detecting a fragment cleaved by self-cleavage of the hairpin ribozyme according to any of (1) to (5). (16) The detection method according to any one of (13) to (15), wherein the cleavage fragment is detected using a fluorescent dye or a radioactive label.

【0022】(17) 上記(1)から(7)のいずれ
かに記載のヘアピン型リボザイムを含むことを特徴とす
る、サンプル中の標的塩基配列検出キット。 (18) 上記(1)から(7)のいずれかに記載のヘ
アピン型リボザイムを用いることを特徴とする、リボヌ
クレオチド配列の切断方法。 (19) 上記(1)から(7)のいずれかに記載のヘ
アピン型リボザイムとオリゴヌクレオチドを別に投与す
ることを特徴とする、上記18に記載の切断方法。 (20) オリゴヌクレオチドの1または2以上のヌク
レオチドが2'-O-メチル化されていることを特徴とす
る、上記17または18に記載の切断方法。 (21) 上記(1)から(7)のいずれかに記載のヘ
アピン型リボザイムを含有する医薬組成物。
(17) A kit for detecting a target base sequence in a sample, comprising the hairpin ribozyme according to any one of (1) to (7). (18) A method for cleaving a ribonucleotide sequence, comprising using the hairpin ribozyme according to any one of (1) to (7). (19) The cleavage method according to (18), wherein the hairpin ribozyme according to any one of (1) to (7) and the oligonucleotide are separately administered. (20) The cleavage method according to the above (17) or (18), wherein one or more nucleotides of the oligonucleotide are 2′-O-methylated. (21) A pharmaceutical composition comprising the hairpin ribozyme according to any one of (1) to (7).

【0023】本発明により、一般式(I)あるいは(II)に
おけるβ鎖の配列に応じて、一般式(I)あるいは(II)に
示した配列にα1鎖またはα2鎖を設計することによ
り、β鎖の配列特異的に自己切断反応を起こすリボザイ
ムが設計可能となり、その切断断片または活性化された
リボザイムを調べることにより、β鎖の配列が検出され
ることになる。一般式(I)および(II)においては酵素部
位と切断を受ける反応部位とが、同一鎖内に存在するが
(シス反応)、切断を受ける部位が酵素と異なる鎖中に
存在する一般式(III)においてもβ鎖とγ鎖とが複合体
を形成することにより、γ鎖と結合しうるリボヌクレオ
チド鎖の配列特異的切断が誘導される(トランス反
応)。このときβ鎖とγ鎖において形成される複合体
は、過剰量存在するリボヌクレオチド鎖を酵素的に作用
して切断することができる。そのため、病気の原因とな
る標的遺伝子のmRNAを切断するような一般式(III)の型
のγおよびβ鎖を設計することにより、標的mRNAを切断
するリボザイムの活性誘導をβ鎖の添加によって行うこ
とが可能となる。さらにβとγ鎖の配列の組み合わせを
変えることにより、複数の活性誘導型リボザイムを、そ
れぞれに特異的なβ鎖の添加により活性調節することが
可能となる。
According to the present invention, by designing the α1 chain or α2 chain to the sequence shown in the general formula (I) or (II) according to the sequence of the β chain in the general formula (I) or (II), A ribozyme that causes a self-cleaving reaction in a β-chain sequence-specific manner can be designed, and the β-chain sequence can be detected by examining the cleaved fragment or the activated ribozyme. In general formulas (I) and (II), the enzyme site and the reaction site to be cleaved are present in the same chain (cis reaction), but the site to be cleaved is present in a chain different from the enzyme ( Also in III), the formation of a complex between the β chain and the γ chain induces sequence-specific cleavage of a ribonucleotide chain capable of binding to the γ chain (trans reaction). At this time, the complex formed between the β chain and the γ chain can be cleaved by enzymatically acting on the excess ribonucleotide chain. Therefore, by designing γ and β chains of the general formula (III) that cleave the mRNA of the target gene that causes the disease, the activity of the ribozyme that cleaves the target mRNA is induced by the addition of the β chain It becomes possible. Further, by changing the combination of the β and γ chains, it becomes possible to regulate the activity of a plurality of activity-inducing ribozymes by adding specific β chains.

【0024】本発明においては、オリゴヌクレオチドと
結合することにより、リボザイム本体の3'末端に付近
の配列で起こる切断反応を「自己切断」という。本発明
の遺伝子配列検出型リボザイムは、サンプル中等に目的
のオリゴヌクレオチドが存在する場合自己切断を起こす
が、この反応は試験管内において生ずるばかりでなく、
細胞内において生成した目的のヌクレオチド配列を有す
るポリリボヌクレオチドと結合することにより、特異的
に自己切断を起こす能力も有する。したがって、植物、
動物または人体を問わず、目的の配列を有するポリリボ
ヌクレオチドの検出を行うことが可能となる。
In the present invention, a cleavage reaction that occurs at a sequence near the 3 ′ end of the ribozyme body by binding to an oligonucleotide is called “self-cleavage”. The gene sequence-detecting ribozyme of the present invention causes self-cleavage when the target oligonucleotide is present in a sample or the like, but this reaction occurs not only in a test tube but also in a test tube.
It also has the ability to specifically cause self-cleavage by binding to polyribonucleotides having a target nucleotide sequence generated in cells. Therefore, plants,
It is possible to detect a polyribonucleotide having a target sequence regardless of the animal or human body.

【0025】また、本発明は、RNAポリメラーゼ反応に
より上記「遺伝子配列検出型リボザイム」に転写される
ヌクレオチド配列を含むDNA、該DNAを含む組換えベクタ
ーおよび該ベクターを保持する宿主細胞を提供するもの
である。該ベクターを細胞内に取り込ませることによ
り、該細胞は所望のポリリボヌクレオチドを特異的に切
断する能力を有するようになる。対象とする細胞は、植
物、動物または人体を問わない。
The present invention also provides a DNA containing a nucleotide sequence transcribed into the above-mentioned "gene sequence-detectable ribozyme" by an RNA polymerase reaction, a recombinant vector containing the DNA, and a host cell carrying the vector. It is. By incorporating the vector into the cell, the cell becomes capable of specifically cleaving the desired polyribonucleotide. The target cell may be any plant, animal or human body.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、更に詳細
に説明する。本発明は、オリゴヌクレオチドとのハイブ
リダイゼーションによるステム−ループ三次元構造の変
化により活性化されることを特徴とするヘアピン型リボ
ザイムを提供する。本明細書においては、以下、特に示
さない限り、「オリゴヌクレオチド」とは、本発明のヘ
アピン型リボザイムのステム−ループ三次元構造を変化
させるオリゴヌクレオチドのことをいう。オリゴヌクレ
オチドは、より長い塩基配列の一部であっても良いが、
好ましくは5〜15個の鎖長のものが好適に使用でき
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present invention provides a hairpin ribozyme which is activated by a change in the three-dimensional structure of a stem-loop caused by hybridization with an oligonucleotide. In the present specification, hereinafter, unless otherwise indicated, the term “oligonucleotide” refers to an oligonucleotide that changes the three-dimensional stem-loop structure of the hairpin ribozyme of the present invention. The oligonucleotide may be part of a longer base sequence,
Preferably, those having a chain length of 5 to 15 can be suitably used.

【0027】リボザイムは、上記したように、図1に示
すようなステム−ループ構造を有し、この三次元構造に
よりその活性が維持されていることが知られている。本
発明において、「ステム−ループ三次元構造の変化」と
は、単独(オリゴヌクレオチド不存在下)では分子内で
ハイブリダイズし、ステムを形成していたヌクレオチ
ド、及び/またはその近傍のヌクレオチドが、特定の配
列のオリゴヌクレオチドとハイブリダイズすることで、
もはや分子内でハイブリダイズすることができなくなっ
てループを形成し、それに伴ってオリゴヌクレオチドの
不存在下における三次元構造とは異なる三次元構造をと
るようになることをいう。この三次元構造の変化は、オ
リゴヌクレオチド不存在下の分子内ハイブリダイゼーシ
ョン時における三次元構造と、オリゴヌクレオチドとの
ハイブリダイゼーション時における三次元構造とにおい
て、いずれがエネルギー的に安定であるかによって決定
される。すなわち、ヘアピン型リボザイムのステム−ル
ープ三次元構造を変化させるオリゴヌクレオチドは、リ
ボザイムとのハイブリダイゼーションによって形成され
る複合体の方が、オリゴヌクレオチド不存在下における
分子内ハイブリダイゼーションを形成した状態よりも安
定な構造をとる程度にリボザイムと相補的であるもので
あれば良い。本発明のヘアピン型リボザイムの活性化の
ために好適なオリゴヌクレオチドとリボザイムとのハイ
ブリダイゼーション形成は、リボザイムの切断活性に必
要なドメインの配列に依存して変化するが、3〜23個
の塩基対の範囲であり、好ましくは5〜15個、更に好
ましくは7〜12個の塩基対の範囲である。
As described above, a ribozyme has a stem-loop structure as shown in FIG. 1, and it is known that its activity is maintained by this three-dimensional structure. In the present invention, the term “change of the stem-loop three-dimensional structure” refers to a nucleotide that has hybridized in a molecule alone (in the absence of an oligonucleotide) and formed a stem, and / or a nucleotide in the vicinity thereof, By hybridizing with an oligonucleotide of a specific sequence,
It means that it is no longer able to hybridize within the molecule and forms a loop, so that it takes on a three-dimensional structure different from the three-dimensional structure in the absence of the oligonucleotide. This change in three-dimensional structure is determined by which of the three-dimensional structures during intramolecular hybridization in the absence of the oligonucleotide and the three-dimensional structure during hybridization with the oligonucleotide is energetically stable. Is done. That is, in the oligonucleotide that changes the stem-loop three-dimensional structure of the hairpin ribozyme, the complex formed by hybridization with the ribozyme is more complex than the state where intramolecular hybridization is formed in the absence of the oligonucleotide. What is necessary is just a thing which is complementary to a ribozyme to the extent that it has a stable structure. Hybridization between an oligonucleotide and a ribozyme suitable for activating the hairpin ribozyme of the present invention varies depending on the sequence of a domain required for ribozyme cleavage activity, but varies from 3 to 23 base pairs. , Preferably 5 to 15, more preferably 7 to 12 base pairs.

【0028】本発明の一態様において、オリゴヌクレオ
チドは、検出を目的とする標的塩基配列またはその一部
である。この態様において、オリゴヌクレオチドはDNA
またはRNAのいずれであっても良く、1または2以上の
ヌクレオチドがメチル化等の修飾を受けているものであ
っても良い。この態様においては、サンプル中またはDN
Aチップ上等におけるオリゴヌクレオチドの存在の有無
を、リボザイムの切断活性を指標として検出することが
できる。
In one embodiment of the present invention, the oligonucleotide is a target nucleotide sequence for detection or a part thereof. In this embodiment, the oligonucleotide is a DNA
Alternatively, it may be any of RNA, and one or more nucleotides may be modified such as methylated. In this embodiment, in the sample or in the DN
The presence or absence of the oligonucleotide on the A chip or the like can be detected using the ribozyme cleavage activity as an index.

【0029】この場合、リボザイムはシス型リボザイム
であっても、トランス型リボザイムであっても良い。シ
ス型リボザイムを使用する場合には、該リボザイムは、
標的オリゴヌクレオチドの存在によって活性化され、最
初に自己切断が生じる。このようなシス型リボザイムの
好適な例としては、一般式(I)または(II) にオリゴヌク
レオチドとの複合体構造を示す構造のものが挙げられ
る。
In this case, the ribozyme may be a cis ribozyme or a trans ribozyme. When a cis-type ribozyme is used, the ribozyme is
Activated by the presence of the target oligonucleotide, self-cleavage occurs first. Preferable examples of such cis-type ribozymes include those having a structure showing a complex structure with an oligonucleotide in the general formula (I) or (II).

【0030】[0030]

【化7】 Embedded image

【0031】[式中、α1がリボザイム、βがオリゴヌ
クレオチドの配列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレ
オチド、Cはシトシンヌクレオチド、Aはアデニンヌク
レオチド、Gはグアニンヌクレオチドを表し、B1〜B
h、E1〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、W1〜Wn、X1及
びX2はそれぞれ同一または異なってウラシルヌクレオ
チド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオチドま
たはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、F1〜F
p、J1〜J4、R1〜R5、及びY1〜Ynは、それぞれE1
〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、及びW1〜Wnに相補的なヌ
クレオチドを表し、Sはアデニンヌクレオチドまたはシ
トシンヌクレオチドのいずれかを表し、Pはウラシルヌ
クレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオ
チドまたはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、L
はウラシルヌクレオチド、アデニンヌクレオチドまたは
シトシンヌクレオチドのいずれかを表し、Vは、Sがシ
トシンヌクレオチドの場合にはアデニンヌクレオチドを
表し、Sがアデニンヌクレオチドの場合には、ウラシル
ヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチドのいずれかを
表し、hは3〜20の整数、nは1〜10の整数、pは
1〜10の整数をそれぞれ表す)。]
[In the formula, α1 represents the sequence of a ribozyme, and β represents the sequence of an oligonucleotide. U is a uracil nucleotide, C is a cytosine nucleotide, A is an adenine nucleotide, G is a guanine nucleotide, and B1 to B
h, E1 to Ep, H1 to H4, Q1 to Q5, W1 to Wn, X1 and X2 are the same or different and each represents any of uracil nucleotides, adenine nucleotides, cytosine nucleotides or guanine nucleotides;
p, J1 to J4, R1 to R5, and Y1 to Yn are each E1
Represents nucleotides complementary to Ep, H1 to H4, Q1 to Q5, and W1 to Wn, S represents either an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide, and P represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide or a guanine nucleotide. Represents either, L
Represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide; V represents an adenine nucleotide when S is a cytosine nucleotide; and represents a uracil nucleotide or a cytosine nucleotide when S is an adenine nucleotide. , H is an integer of 3 to 20, n is an integer of 1 to 10, and p is an integer of 1 to 10). ]

【0032】[0032]

【化8】 Embedded image

【0033】[式中、α2がリボザイム、βがオリゴヌ
クレオチドの配列をそれぞれ示す。式中の記号は一般式
(I)と同じ意味を示す。] 一方、トランス型リボザイムを使用する場合には、該リ
ボザイムは、標的オリゴヌクレオチドの存在によって活
性化され、他のリボヌクレオチド配列を切断する。この
ようなトランス型リボザイムの好適な例としては、一般
式(III) にオリゴヌクレオチドとの複合体構造を示す構
造のものが挙げられる。
[Wherein α2 represents the sequence of a ribozyme and β represents the sequence of an oligonucleotide. Symbols in the formula are general formulas
It has the same meaning as (I). On the other hand, when a trans ribozyme is used, the ribozyme is activated by the presence of the target oligonucleotide, and cleaves another ribonucleotide sequence. Preferable examples of such trans-type ribozymes include those having a structure showing a complex structure with an oligonucleotide in general formula (III).

【0034】[0034]

【化9】 Embedded image

【0035】[式中、γがリボザイム、βがオリゴヌク
レオチドの配列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレオ
チド、Cはシトシンヌクレオチド、Aはアデニンヌクレ
オチド、Gはグアニンヌクレオチドを表し、B1〜Bh、
F1〜Fp、J1〜J4、K1〜Km、Q1〜Q5、W1〜Wn、
X1及びX2はそれぞれ同一または異なってウラシルヌ
クレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌクレオ
チドまたはグアニンヌクレオチドのいずれかを表し、R
1〜R5、及びY1〜Ynは、それぞれQ1〜Q5、及びW1〜
Wnに相補的なヌクレオチドを表し、Sはアデニンヌクレ
オチドまたはシトシンヌクレオチドのいずれかを表し、
hは3〜20の整数、mは1〜10の整数、nは1〜1
0の整数、pは1〜10の整数をそれぞれ表す)。]
Wherein γ represents the sequence of a ribozyme and β represents the sequence of an oligonucleotide. U is a uracil nucleotide, C is a cytosine nucleotide, A is an adenine nucleotide, G is a guanine nucleotide, B1 to Bh,
F1-Fp, J1-J4, K1-Km, Q1-Q5, W1-Wn,
X1 and X2 are the same or different and each represents any of a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide and a guanine nucleotide;
1 to R5 and Y1 to Yn are Q1 to Q5 and W1 to
Represents a nucleotide complementary to Wn, S represents either an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide,
h is an integer of 3 to 20, m is an integer of 1 to 10, n is 1 to 1
An integer of 0, and p represents an integer of 1 to 10). ]

【0036】この場合、切断されるリボヌクレオチドの
配列はリボザイムの触媒ドメインの配列に依存し、下記
一般式(IV)にオリゴヌクレオチド及びトランス型リボ
ザイムとの複合体構造として示すような条件を満たす配
列である。当業者であれば、リボザイムの配列に応じて
切断される配列を決定することができ、また、所定のリ
ボヌクレオチドに対してリボザイムの配列を適宜設計す
ることもできる。
In this case, the sequence of the ribonucleotide to be cleaved depends on the sequence of the catalytic domain of the ribozyme, and a sequence satisfying the conditions shown in the following general formula (IV) as a complex structure with an oligonucleotide and a trans-type ribozyme. It is. Those skilled in the art can determine the sequence to be cleaved according to the ribozyme sequence, and can also appropriately design the ribozyme sequence for a given ribonucleotide.

【0037】[0037]

【化10】 Embedded image

【0038】[式中、γがリボザイム、βがオリゴヌク
レオチド、δが切断されるリボヌクレオチドの配列をそ
れぞれ示す。Z1〜Zh(h≦i)、E1〜Ep、及びH1〜H4
は、それぞれB1〜Bh、F1〜Fp、及びJ1〜J4に相補的なヌ
クレオチドを表し、Pはウラシルヌクレオチド、アデニ
ンヌクレオチド、シトシンヌクレオチドまたはグアニン
ヌクレオチドのいずれかを表し、Lはウラシルヌクレオ
チド、アデニンヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチ
ドのいずれかを表し、Vは、Sがシトシンヌクレオチド
の場合にはアデニンヌクレオチドを表し、Sがアデニン
ヌクレオチドの場合には、ウラシルヌクレオチドまたは
シトシンヌクレオチドのいずれかを表し、iはhまたは
それより大きい整数を表し、式中のその他の記号は一般
式(III)と同じ意味を示す)。]
[Wherein, γ represents a ribozyme, β represents an oligonucleotide, and δ represents a ribonucleotide sequence to be cleaved, respectively. Z1 to Zh (h ≦ i), E1 to Ep, and H1 to H4
Represents nucleotides complementary to B1-Bh, F1-Fp, and J1-J4 respectively, P represents any of uracil nucleotides, adenine nucleotides, cytosine nucleotides or guanine nucleotides, and L represents uracil nucleotides, adenine nucleotides or Represents any of the cytosine nucleotides, V represents an adenine nucleotide when S is a cytosine nucleotide, represents either a uracil nucleotide or a cytosine nucleotide when S is an adenine nucleotide, and i is h or more. Represents a large integer, and other symbols in the formula have the same meanings as in formula (III)). ]

【0039】上記一般式(I)、(II)及び(III)において、
hは通常3〜20、好ましくは3〜12、さらに好まし
くは3〜8である。同じくnは通常1〜10、好ましく
は3〜8、さらに好ましくは3〜6である。同じくpは
通常1〜10、好ましくは3〜10、さらに好ましくは
4〜9である。同じくmは通常1〜30,好ましくは1
〜20,さらに好ましくは2〜5である。
In the above general formulas (I), (II) and (III),
h is usually 3 to 20, preferably 3 to 12, and more preferably 3 to 8. Similarly, n is usually 1 to 10, preferably 3 to 8, and more preferably 3 to 6. Similarly, p is usually 1 to 10, preferably 3 to 10, and more preferably 4 to 9. Similarly, m is usually 1 to 30, preferably 1
-20, more preferably 2-5.

【0040】一般式(I)及び(II)に示すシス型ヘアピン
型リボザイムは、オリゴヌクレオチド存在下、矢印の部
位で切断反応を起こす。一方、一般式(III)に示すトラ
ンス型ヘアピン型リボザイムは、オリゴヌクレオチド存
在下で、別のリボポリヌクレオチドを切断する活性を示
す。
The cis hairpin ribozymes represented by the general formulas (I) and (II) cause a cleavage reaction at the site indicated by the arrow in the presence of the oligonucleotide. On the other hand, the trans hairpin ribozyme represented by the general formula (III) exhibits an activity of cleaving another ribopolynucleotide in the presence of an oligonucleotide.

【0041】本発明はまた、上記のヘアピン型リボザイ
ムを構成するリボヌクレオチドをコードするDNA、すな
わち転写によって該リボヌクレオチドを得ることができ
る鋳型となるDNAを提供する。本発明のヘアピン型リボ
ザイムは、例えばin vitro selection法(試験管内進化
法;図5)により、以下のようにして構築することがで
きる。
The present invention also provides a DNA encoding a ribonucleotide constituting the above hairpin ribozyme, that is, a DNA serving as a template from which the ribonucleotide can be obtained by transcription. The hairpin ribozyme of the present invention can be constructed, for example, by the in vitro selection method (in vitro evolution method; FIG. 5) as follows.

【0042】まず、ヘアピン型リボザイムのヘアピンル
ープ部分(図3bのN20の部分)をランダムな塩基配列
になるように鋳型DNAを構築し(ループ部位19〜20
塩基に相当する配列をランダムにするため、420種のリ
ボザイムの鋳型DNAができる)、そこから転写反応によ
りリボザイムプールを得る。その後、リボザイム単独で
切断活性を有する分子を除き(プレセレクションまたは
ネガティブセレクション)、残りのリボザイム単独では
不活性な分子に目的のオリゴヌクレオチドを添加して反
応を行い、そこで切断反応を起こした分子を分離する
(ポジティブセレクション;図5)。
[0042] First, the hairpin loop portion of the hairpin ribozyme (part of the N 20 of FIG. 3b) to construct a template DNA to be random nucleotide sequence (loop site 19-20
To the sequences corresponding to bases at random, it is the template DNA of 4 twenty ribozymes), obtaining a ribozyme pool by transcription therefrom. Thereafter, the molecule having the cleavage activity by the ribozyme alone is removed (pre-selection or negative selection), and the reaction is performed by adding the target oligonucleotide to the inactive molecule by the remaining ribozyme alone, and the molecule that has caused the cleavage reaction is removed therefrom. Separate (positive selection; FIG. 5).

【0043】すなわち、得られたRNA分子は、リボザイ
ム単独では活性ではないものの、オリゴヌクレオチド存
在下において活性な分子である。しかしながら、実際に
は、一度の転写、ネガティブおよびポジティブセレクシ
ョンでは真にアロステリックな分子を得ることは不可能
なため、ポジティブセレクション後、再度逆転写反応に
よって鋳型DNAを得た後、そこから2回目の転写、ネガ
ティブおよびポジティブセレクションを行い、さらにこ
れを繰り返すことで活性なリボザイムを濃縮することが
好ましい。
That is, the obtained RNA molecule is not active by the ribozyme alone, but is active in the presence of the oligonucleotide. However, in practice, it is impossible to obtain a truly allosteric molecule by one transcription, negative and positive selection, so after the positive selection, the template DNA was again obtained by reverse transcription reaction, and then the second round was performed. It is preferable to carry out transcription, negative and positive selection, and to repeat the above to concentrate active ribozymes.

【0044】また、目的のリボザイム配列が予めわかっ
ている場合、または上記試験管内進化法によって決定さ
れた場合は、合成によって得ることもできる。例えば、
本発明のリボザイムに転写されるヌクレオチド配列を含
むDNAを、両端の配列がオーバーラップするように、セ
ンスおよびアンチセンスの部分オリゴデオキシリボヌク
レオチドを合成してから、DNAリガーゼによる連結反応
や、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)[Saiki、 R. K.
ら、(1988) Science 239、 487-491 参照]等のDNAポリ
メラーゼ反応を利用して、それら部分オリゴデオキシリ
ボヌクレオチドを連結することにより作製することがで
きる(図4)。
When the target ribozyme sequence is known in advance, or when it is determined by the in vitro evolution method, it can be obtained by synthesis. For example,
A DNA containing a nucleotide sequence transcribed by the ribozyme of the present invention is synthesized with partial oligodeoxyribonucleotides of sense and antisense such that the sequences at both ends overlap, and then a ligation reaction by DNA ligase or a polymerase chain reaction (PCR) [Saiki, RK
Et al., (1988) Science 239 , 487-491] and by linking these partial oligodeoxyribonucleotides using a DNA polymerase reaction (FIG. 4).

【0045】オリゴデオキシリボヌクレオチドは、5'
−水酸基をジメトキシトリチル基、塩基部のアミノ基を
アシル基で保護した、ヌクレオシド3'−O−ホスホロ
アミダイト体(パーキンエルマー社、アマシャム-ファ
ルマシア社、またはグレンリサーチ社より購入可能)を
原料として、DNA/RNA自動合成機(例えば (株) パーキ
ンエルマージャパン・アプライドバイオシステムズ事業
部製)を用いることにより所望の配列のものを合成する
ことができる[Koster、ら、(1984) Nucleic Acids Re
s. 12、 4539 参照]。
The oligodeoxyribonucleotide is 5 ′
A nucleoside 3′-O-phosphoramidite in which a hydroxyl group is protected by a dimethoxytrityl group and an amino group in a base portion is protected by an acyl group (available from PerkinElmer, Amersham-Pharmacia, or Glen Research) A DNA / RNA automatic synthesizer (for example, manufactured by PerkinElmer Japan Applied Biosystems Division) can be used to synthesize a desired sequence [Koster, et al., (1984) Nucleic Acids Re.
s. 12 , 4539].

【0046】合成終了後、リン酸基の保護基のβ−シア
ノエチル基の除去、ポリヌクレオチド鎖の担体からの切
り出し、および塩基部のアシル基の除去をアルカリ処理
により行い、次いで酸処理を行って5'−水酸基の保護
基を除去する。これに続く逆相およびイオン交換クロマ
トグラフィー(高速液体クロマトグラフィーを含む)等
の各種クロマトグラフィー等、通常の核酸精製に用いら
れる精製操作で精製することにより、DNA鎖を得ること
ができる。得られたDNAのヌクレオチド配列の確認は、
例えばマキサム−ギルバートの化学修飾法[Maxam、 A.
M. and Gilbert、 W. (1980) Methods in Enzymology
65、 499-559 参照]やM13ファージを用いるジデオ
キシヌクレオチド鎖終結法[Messing、 J. and Vieir
a、 J. (1982)Gene 19、 269-276参照]により行うこと
ができる。
After completion of the synthesis, removal of the β-cyanoethyl group of the protecting group for the phosphate group, excision of the polynucleotide chain from the carrier, and removal of the acyl group of the base are carried out by alkali treatment, followed by acid treatment. The 5'-hydroxyl protecting group is removed. Subsequent purification by a purification operation used for ordinary nucleic acid purification, such as reverse phase and various chromatography such as ion exchange chromatography (including high performance liquid chromatography), can obtain a DNA chain. Confirmation of the nucleotide sequence of the obtained DNA,
For example, the chemical modification method of Maxam-Gilbert [Maxam, A.
M. and Gilbert, W. (1980) Methods in Enzymology
65 , 499-559] and the dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage [Messing, J. and Vieir
a, J. (1982) Gene 19 , 269-276].

【0047】かくして得られたオリゴデオキシリボヌク
レオチドのセンス鎖とアンチセンス鎖とをアニーリング
させて二本鎖とし、DNAリガーゼを用いて細胞内で作用
するプロモーターの支配下に該二本鎖DNAを連結するこ
とにより、本発明のリボザイムに転写されるDNAを構築
することができる。
The sense and antisense strands of the oligodeoxyribonucleotide thus obtained are annealed to form a double strand, and the double-stranded DNA is ligated using DNA ligase under the control of a promoter that acts in the cell. Thus, a DNA transcribed by the ribozyme of the present invention can be constructed.

【0048】本発明のリボザイムは、例えばT7RNAポ
リメラーゼのプロモーター配列の下流に、上記のごとく
して得られた本発明のリボザイムに転写されるDNAを連
結したものに、ATP、CTP、GTPおよびUTPの
存在下でT7RNAポリメラーゼを作用させることにより
得ることができる[Milligan、 J. F.ら、(1987) Nucle
ic Acids Res. 15、 8783-8798 参照]。その他、T3R
NAポリメラーゼやSP6 RNAポリメラーゼ等、他の既知
のRNAポリメラーゼおよびプロモーター配列の組み合わ
せを利用することもできる。
The ribozyme of the present invention is obtained, for example, by linking the DNA transcribed to the ribozyme of the present invention obtained as described above downstream of the promoter sequence of T7 RNA polymerase to ATP, CTP, GTP and UTP. In the presence of T7 RNA polymerase [Milligan, JF et al., (1987) Nucleic acid.
ic Acids Res. 15 , 8783-8798]. Other, T3R
Other known combinations of RNA polymerases and promoter sequences, such as NA polymerase and SP6 RNA polymerase, can also be used.

【0049】上記のようにして得られた本発明のリボザ
イムは、塩の形で使用することもできる。そのような塩
としては、例えばナトリウム、カリウムのようなアルカ
リ金属;カルシウムのようなアルカリ土類金属;アンモ
ニア;リジン、アルギニンのような塩基性アミノ酸;ト
リエチルアミンのようなアルキルアミン類;などの無機
塩または有機塩を挙げることができる。
The ribozyme of the present invention obtained as described above can be used in the form of a salt. Examples of such salts include inorganic salts such as alkali metals such as sodium and potassium; alkaline earth metals such as calcium; ammonia; basic amino acids such as lysine and arginine; alkylamines such as triethylamine. Or an organic salt can be mentioned.

【0050】さらに、本発明は、上記本発明のリボザイ
ムに転写されるヌクレオチド配列を含むDNAを含有する
組み換えベクター及び該ベクターを導入した宿主細胞を
提供する。該ベクターを宿主細胞へ導入することによ
り、本発明の宿主細胞を得ることができ、また、同時に
本発明の発現ベクターを量産することもできる。
Further, the present invention provides a recombinant vector containing a DNA containing a nucleotide sequence transcribed by the ribozyme of the present invention, and a host cell into which the vector has been introduced. By introducing the vector into a host cell, the host cell of the present invention can be obtained, and at the same time, the expression vector of the present invention can be mass-produced.

【0051】宿主細胞およびベクターとしては以下のも
のが例示される。原核細胞の宿主細胞としては、例えば
大腸菌(Escherichia coli)や枯草菌(Bacillus subti
lis )等が挙げられる。目的の遺伝子をこれらの宿主細
胞内で形質発現させるには、宿主細胞と適合し得る種由
来のレプリコン、すなわち複製起点および調節配列を含
んでいるプラスミドベクターで宿主細胞をトランスフェ
クトさせればよい。また、ベクターはトランスフェクト
された細胞に表現形質(表現型)の選択性を付与するこ
とができる配列を持つものが好ましい。
Examples of the host cell and vector include the following. Prokaryotic host cells include, for example, Escherichia coli and Bacillus subti
lis). To express the gene of interest in these host cells, the host cells may be transfected with a replicon derived from a species compatible with the host cell, ie, a plasmid vector containing an origin of replication and regulatory sequences. Further, the vector preferably has a sequence capable of imparting phenotypic (phenotypic) selectivity to the transfected cells.

【0052】例えば、大腸菌としては、E.coli
K12株等がよく用いられ、ベクターとしては一般にp
BR322やpUC系のプラスミドがよく用いられる
が、本発明ではこれらに限定されず、公知の各種の菌株
およびベクターがいずれも利用できる。プロモーターと
しては、大腸菌においてはトリプトファン(trp)プ
ロモーター、ラクトース(lac)プロモーター、トリ
プトファン・ラクトース(tac)プロモーター、リポ
プロテイン(lpp)プロモーター、バクテリオファー
ジ由来のラムダ(λ)PLプロモーター、ポリペプチド
鎖伸長因子Tu(tufB)プロモーター等が挙げら
れ、いずれのプロモーターも本発明のリボザイムの産生
に使用することができる。
For example, Escherichia coli includes E. coli. coli
K12 strain and the like are often used.
Although BR322 and pUC-based plasmids are often used, the present invention is not limited to these, and any of various known strains and vectors can be used. Examples of the promoter include a tryptophan (trp) promoter, a lactose (lac) promoter, a tryptophan lactose (tac) promoter, a lipoprotein (lpp) promoter, a bacteriophage-derived lambda (λ) PL promoter, and a polypeptide chain elongation factor in Escherichia coli. A Tu (tufB) promoter and the like can be mentioned, and any promoter can be used for production of the ribozyme of the present invention.

【0053】また、枯草菌としては、例えば、207−
25株が好ましく、ベクターとしてはpTUB28[Oh
mura、 K.ら、(1984) J. Biochem. 95、 87-93 参照]
等が用いられるが、本発明はこれらに限定されない。プ
ロモーターとしては、枯草菌のα−アミラーゼ遺伝子の
調節配列がよく用いられる。
As Bacillus subtilis, for example, 207-
25 strains are preferable, and pTUB28 [Oh
mura, K. et al. (1984) J. Biochem. 95 , 87-93].
Etc. are used, but the present invention is not limited to these. As the promoter, a regulatory sequence of the α-amylase gene of Bacillus subtilis is often used.

【0054】真核生物の宿主細胞としては、脊椎動物、
昆虫、酵母等の細胞が利用可能であり、脊椎動物細胞と
しては、例えば、マウスの細胞であるNIH−3T3細
胞[(1969) J. Viol. 4、 549-553参照]、サルの細胞
であるCOS細胞[Gluzman、Y. (1981) Cell 23、 175
-182 参照]やチャイニーズ・ハムスター卵巣細胞(C
HO)のジヒドロ葉酸レダクターゼ欠損株[Urlaub、
G. 及びChasin、 L. A.、 (1980) Proc. Natl. Acad. S
ci. USA 77、 4216-4220 参照]等がよく用いられてい
るが、本発明は、これらに限定されない。脊椎動物細胞
の発現ベクターとしては、通常発現しようとする遺伝子
の上流に位置するプロモーター、RNAのスプライシング
部位、ポリアデニル化部位および転写終結配列等を有す
るものを使用でき、これらはさらに必要に応じて複製起
点を有してもよい。該発現ベクターの例としては、SV
40初期プロモーターを有するpSV2dhfr[Subr
amani、 S.ら、(1981) Mol. Cell、 Biol. 1、 854-864
参照]やSV40初期プロモーターにHTLV−I L
TRのR−U5連結したSRαプロモーターを有するp
cDL−SRα[Takebe、 Y.ら、(1988) Mol. Cell Bi
ol. 8、 466-472 参照]等を例示できるが、本発明はこ
れらに限定されない。また、真核微生物としては酵母も
使用し得る。該酵母等の真核微生物の発現ベクターとし
ては、例えば、アルコール脱水素酵素遺伝子のプロモー
ター[Bennetzen、 J. 及びHall、 B. D.(1982) J. Bio
l. Chem. 257、 3018-3025参照]や酸性ホスファターゼ
遺伝子のプロモーター[Miyanohara、 A.ら、(1983) Pr
oc. Natl. Acad. Sci. USA 80、1-5参照]等を使用でき
る。
Eukaryotic host cells include vertebrates,
Cells such as insects and yeast can be used, and examples of vertebrate cells include mouse cells, such as NIH-3T3 cells (see (1969) J. Viol. 4 , 549-553) and monkey cells. COS cells [Gluzman, Y. (1981) Cell 23 , 175
-182] and Chinese hamster ovary cells (C
HO) dihydrofolate reductase deficient strain [Urlaub,
G. and Chasin, LA, (1980) Proc. Natl. Acad. S
USA 77 , 4216-4220] etc. are often used, but the present invention is not limited to these. As vertebrate cell expression vectors, those having a promoter, an RNA splicing site, a polyadenylation site, a transcription termination sequence, and the like, which are usually located upstream of the gene to be expressed, can be used. It may have a starting point. Examples of the expression vector include SV
PSV2dhfr [Subr with 40 early promoters
amani, S. et al. (1981) Mol. Cell, Biol. 1 , 854-864.
HTLV-IL and SV40 early promoter.
P with TR-U5-linked SRα promoter of TR
cDL-SRα [Takebe, Y. et al., (1988) Mol. Cell Bi
ol. 8 , 466-472], but the present invention is not limited to these. Also, yeast can be used as a eukaryotic microorganism. Examples of expression vectors for eukaryotic microorganisms such as yeast include, for example, an alcohol dehydrogenase gene promoter [Bennetzen, J. and Hall, BD (1982) J. Bio.
l. Chem. 257 , 3018-3025] and the promoter of the acid phosphatase gene [Miyanohara, A. et al. (1983) Pr.
Natl. Acad. Sci. USA 80 , 1-5].

【0055】このようにして得られたベクターを導入す
ることにより、他の原核生物または真核生物の宿主細胞
を形質転換させることができる。さらに、これらのベク
ターに適当なプロモーターおよび形質発現にかかわる配
列を導入することにより、それぞれの宿主細胞において
遺伝子を発現させることが可能である。
By introducing the vector thus obtained, other prokaryotic or eukaryotic host cells can be transformed. Furthermore, by introducing an appropriate promoter and a sequence related to expression into these vectors, the gene can be expressed in each host cell.

【0056】宿主細胞として大腸菌を用いる場合を例に
挙げると、発現ベクターとしては、pBR322複製起
点を有し、大腸菌において自律増殖が可能であり、さら
に転写プロモーター、翻訳開始シグナルを備えたものを
用いることができる。該発現ベクターは塩化カルシウム
法[Mandel、 M. 及びHiga、 A. (1970) J. Mol. Biol.
53、 154参照]、ハナハンの方法[Hanahan、 D. 及び
Meselson、 M. (1980)Gene10、 63 参照]および電気穿
孔法[Neumann、 E.ら、(1982) EMBO J. 1、841-845 参
照]等により大腸菌に取り込ませることができ、かくし
て所望のベクターがトランスフェクトされた細胞を得る
ことができる。
As an example, when Escherichia coli is used as a host cell, an expression vector having a pBR322 origin of replication, capable of autonomous growth in Escherichia coli, and having a transcription promoter and a translation initiation signal is used. be able to. The expression vector was prepared by the calcium chloride method [Mandel, M. and Higa, A. (1970) J. Mol. Biol.
53 , 154], Hanahan's method [Hanahan, D. and
Meselson, M. (1980) Gene 10 , 63] and electroporation [Neumann, E. et al., (1982) EMBO J. 1 , 841-845] and the like. Cells transfected with the vector can be obtained.

【0057】また、COS細胞を用いる場合を例に挙げ
ると、発現ベクターとしては、SV40複製起点を有
し、COS細胞において自律増殖が可能であり、さらに
転写プロモーター、転写終結シグナルおよびRNAスプラ
イス部位を備えたものを用いることができる。該発現ベ
クターはDEAE−デキストラン法[Luthman、 H. 及
びMagnusson、 G. (1983) Nucleic Acids Res. 11、 12
95-1308 参照]、リン酸カルシウム−DNA共沈殿法[Gra
ham、 F. L. 及びvan der Ed、 A. J. (1973) Virology
52、 456-457 参照]および電気穿孔法[Neumann、 E.
ら、(1982) EMBOJ. 1、 841-845 参照]等によりCOS
細胞に取り込ませることができ、かくして所望のベクタ
ーがトランスフェクトされた細胞を得ることができる。
When using COS cells as an example, the expression vector has an SV40 origin of replication, is capable of autonomous growth in COS cells, and has a transcription promoter, a transcription termination signal, and an RNA splice site. Those provided can be used. The expression vector DEAE- dextran method [Luthman, H. and Magnusson, G. (1983) Nucleic Acids Res. 11, 12
95-1308], calcium phosphate-DNA coprecipitation method [Gra
ham, FL and van der Ed, AJ (1973) Virology
52 , 456-457] and electroporation [Neumann, E .;
Et al. (1982) EMBOJ. 1 , 841-845].
The cells can be taken up, and thus cells transfected with the desired vector can be obtained.

【0058】また、宿主細胞としてCHO細胞を用いる
場合には、発現ベクターと共に、G418耐性マーカー
として機能するneo遺伝子を発現し得るベクター、例
えばpRSVneo[Sambrook、 J.ら、(1989) "Molec
ular Cloning: A LaboratoryManual" Cold Spring Harb
or Laboratory、 NY参照]やpSV2−neo[Southe
rn、 P. J. 及びBerg、 P. (1982) J. Mol. Appl. Gene
t. 1、 327-341 参照]等によって共形質転換し、G4
18耐性のコロニーを選択することにより本発明のリボ
ザイムを安定に産生する形質転換細胞を得ることができ
る。
When a CHO cell is used as a host cell, a vector capable of expressing a neo gene functioning as a G418 resistance marker together with an expression vector, for example, pRSVneo [Sambrook, J. et al., (1989) "Molec
ular Cloning: A LaboratoryManual "Cold Spring Harb
or Laboratory, NY] or pSV2-neo [Southe
rn, PJ and Berg, P. (1982) J. Mol. Appl. Gene
t. 1, co-transformed with 327-341 Reference like, G4
By selecting 18-resistant colonies, transformed cells that stably produce the ribozyme of the present invention can be obtained.

【0059】上記のごとくして得られた形質転換細胞
は、常法に従い培養することができ、該培養により細胞
内に本発明のリボザイムが産生される。該培養に用いら
れる培地としては、採用した宿主細胞に応じて慣用され
る各種のものが適宜選択でき、例えば、大腸菌であれば
トリプトン−イースト培地(バクトトリプトン1.6
%、イーストエキストラクト1.0%、NaCl 0.5
%(pH7.0))やペプトン培地(ディフコ社)等を
使用できる。
The transformed cells obtained as described above can be cultured according to a conventional method, and the ribozyme of the present invention is produced in the cells by the culture. The medium used for the culture can be appropriately selected from those commonly used depending on the host cell used. For example, in the case of Escherichia coli, a tryptone-yeast medium (Bacto-tryptone 1.6) is used.
%, Yeast extract 1.0%, NaCl 0.5
% (PH 7.0)) or a peptone medium (Difco) can be used.

【0060】また、例えばCOS細胞であれば、RPM
I−1640培地やダルベッコ変法イーグル培地(DM
EM)等の培地に、必要に応じウシ胎児血清(FBS)
等の血清成分を添加したものを使用することができる。
本発明の別の態様は、オリゴヌクレオチドと不活性化型
リボザイムとのハイブリダイゼーションによってステム
−ループ三次元構造を変化させることを特徴とする、ヘ
アピン型リボザイムの活性化方法に関する。
In the case of COS cells, for example, RPM
I-1640 medium or Dulbecco's modified Eagle medium (DM
EM) or other medium, if necessary, fetal bovine serum (FBS)
What added the serum components, such as this, can be used.
Another embodiment of the present invention relates to a method for activating a hairpin ribozyme, which comprises changing a stem-loop three-dimensional structure by hybridization between an oligonucleotide and an inactivated ribozyme.

【0061】この態様においては、オリゴヌクレオチド
は標的塩基配列として使用することもできるが、あるい
は、リボザイムの活性調節剤として使用することもでき
る。すなわち、従来は活性の調節が困難であったリボザ
イムを、その配列特異的な特定のオリゴヌクレオチドの
共存の有無によって活性化することができる。この場
合、オリゴヌクレオチドはオリゴデオキシヌクレオチド
及びオリゴリボヌクレオチドのいずれでも良いが、好ま
しくはオリゴリボヌクレオチドであり、その1または2
以上のヌクレオチドが2'-O-メチル化されているとより
好ましい。
In this embodiment, the oligonucleotide can be used as a target nucleotide sequence, or alternatively, can be used as a ribozyme activity regulator. That is, a ribozyme which has been conventionally difficult to regulate its activity can be activated by the presence or absence of a specific oligonucleotide specific to its sequence. In this case, the oligonucleotide may be either an oligodeoxynucleotide or an oligoribonucleotide, but is preferably an oligoribonucleotide;
More preferably, the above nucleotides are 2′-O-methylated.

【0062】本発明のリボザイムが特定のオリゴヌクレ
オチドの存在下においてRNAを切断する活性を示すよう
に変化することは、例えば以下に記載する実験によって
確認することができる。
The change of the ribozyme of the present invention so as to exhibit the activity of cleaving RNA in the presence of a specific oligonucleotide can be confirmed, for example, by the experiments described below.

【0063】一般式(I)のα1およびβで示される2
種のポリリボヌクレオチド鎖からなる複合体は、まず、
本発明のヘアピン型リボザイムα1および検出を望むオ
リゴヌクレオチドβを、二価の金属イオンを含有する緩
衝液中にて加温する。α1の切断断片を調べることによ
り、β鎖の存在が検出できることになる。このとき比較
実験としてオリゴヌクレオチドβを添加しない系も平行
して実験することにより、α1の切断がβの配列特異的
に起こったかどうかが明らかとなる。二価の金属イオン
としては、好適にはMg2+、Ca2+、Mn2+、Pb2+
が用いられる。緩衝液としては、中性からアルカリ性で
使用される緩衝液であれば制限はないが、トリス−塩酸
緩衝液、グリシル−グリシン−水酸化ナトリウム緩衝液
等が使用され得る。
2 represented by α1 and β in the general formula (I)
A complex consisting of species of polyribonucleotide chains
The hairpin ribozyme α1 of the present invention and the oligonucleotide β desired to be detected are heated in a buffer containing a divalent metal ion. By examining the cleaved fragment of α1, the presence of β chain can be detected. At this time, a system in which oligonucleotide β was not added as a comparative experiment was also performed in parallel to determine whether α1 cleavage occurred in a β-sequence-specific manner. As the divalent metal ion, Mg 2+ , Ca 2+ , Mn 2+ , Pb 2+ or the like is preferably used. The buffer is not particularly limited as long as it is a buffer used from neutral to alkaline, but Tris-HCl buffer, glycyl-glycine-sodium hydroxide buffer and the like can be used.

【0064】反応温度は、0〜100℃が好適であり、
さらに30〜50℃が好適である。一定時間後、反応液
中にエチレンジアミン四酢酸(以下「EDTA」とい
う)を加えることにより反応を停止させる。また、一般
式(II)で示されるα2およびβよりなる複合体を用
いた切断反応も一般式(I)と同様に行われる。
The reaction temperature is preferably from 0 to 100 ° C.
Further, 30 to 50 ° C. is preferable. After a certain time, the reaction is stopped by adding ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter referred to as "EDTA") to the reaction solution. Further, a cleavage reaction using a complex comprising α2 and β represented by the general formula (II) is also performed in the same manner as in the general formula (I).

【0065】本発明はまた、上記本発明のヘアピン型リ
ボザイムによる標的塩基配列の検出方法を提供する。標
的塩基配列は、サンプル中に存在する状態のものであっ
ても良く、またDNAチップ等のマイクロアレイ上に固定
された状態のものであっても良い。この態様において
は、特に限定するものではないが、リボザイムは自己切
断し得るシス型リボザイムであることが好ましい。好適
なリボザイムとしては、例えば一般式(I)または(II)に
示す構造を有するものが挙げられる。この場合、リボザ
イムの自己切断は、リボザイムを鋳型DNAからの転写に
よって得る段階において、あらかじめ蛍光色素、放射性
同位体等で標識し、外部より添加したオリゴヌクレオチ
ドによって生成したリボザイムの切断産物を蛍光顕微
鏡、イメージアナライザー等で定量する方法、切断産物
を逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で定量
する方法などを用いることができる。
The present invention also provides a method for detecting a target nucleotide sequence using the hairpin ribozyme of the present invention. The target base sequence may be present in the sample, or may be immobilized on a microarray such as a DNA chip. In this embodiment, although not particularly limited, the ribozyme is preferably a cis-type ribozyme capable of self-cleaving. Suitable ribozymes include, for example, those having a structure represented by the general formula (I) or (II). In this case, the self-cleavage of the ribozyme is a step in which the ribozyme is obtained by transcription from the template DNA, which is previously labeled with a fluorescent dye, a radioisotope, or the like, and the cleavage product of the ribozyme generated by the oligonucleotide added from outside is subjected to fluorescence microscopy. A method of quantifying with an image analyzer or the like, a method of quantifying cleavage products with reversed-phase high-performance liquid chromatography (HPLC), and the like can be used.

【0066】更に本発明は、検出すべき標的RNA(本発
明のリボザイムを活性化可能なオリゴヌクレオチド)に
応じた本発明のリボザイムを含むことを特徴とする、サ
ンプル中の標的塩基配列検出用キットを提供する。この
場合、検出すべき標的RNAの塩基配列に応じ、リボザイ
ムの塩基配列を予め設計し、標的RNAに応じてリボザイ
ムを使い分けることができる。本発明のキットにおい
て、シス型リボザイムにおいてはリボザイム自身、トラ
ンス型リボザイムにおいてはリボザイムによって切断さ
れるRNAをそれぞれ蛍光色素または放射性同位元素等に
よって標識したものを用いることができる。これらキッ
トに含まれるリボザイムをサンプルと混合し、リボザイ
ムがサンプル中のRNAによって活性化され、自己切断を
起こし、それによって生じた蛍光色素の蛍光強度または
波長の変化を検出することにより、目的RNAの存在を確
認できる。
Further, the present invention provides a kit for detecting a target base sequence in a sample, which comprises the ribozyme of the present invention corresponding to the target RNA to be detected (oligonucleotide capable of activating the ribozyme of the present invention). I will provide a. In this case, the base sequence of the ribozyme can be designed in advance according to the base sequence of the target RNA to be detected, and the ribozyme can be used properly depending on the target RNA. In the kit of the present invention, cis-type ribozymes, ribozymes themselves, and trans-type ribozymes, which are cleaved by ribozymes and labeled with a fluorescent dye or a radioisotope, can be used. By mixing the ribozyme contained in these kits with the sample, the ribozyme is activated by the RNA in the sample, causes self-cleavage, and detects the resulting change in the fluorescence intensity or wavelength of the fluorescent dye. You can confirm the existence.

【0067】更に本発明は、DNAチップ、及び上記本発
明のヘアピン型リボザイムを含むことを特徴とする、サ
ンプル中の標的塩基配列検出用キットを提供する。DNA
チップは、ゲノムプロジェクトの進行、バイオインフォ
ーマティクスの発展等に伴い、近年急速に利用されつつ
ある核酸解析手段の一つである(Brown, P. O., Botste
in, D. Nat Genet. 1999, 21, 33-37)。本発明のキッ
トにおいて、DNAチップ上には、種々のサンプルから調
製された各種オリゴヌクレオチドを、当分野において公
知の手段(Ramsay, G., Nature Biotech. 16, 40-44)
によって固定すればよいが、予めオリゴヌクレオチドを
固定したDNAチップ(久原酵母cDNAチップ)を用いるこ
とができる。また、リボザイムとしては、シス型及びト
ランス型のいずれでも良く、自己切断または他のリボヌ
クレオチド配列の切断によって生じる切断断片を上記の
検出方法によって検出可能なものとすれば良い。
The present invention further provides a kit for detecting a target nucleotide sequence in a sample, comprising a DNA chip and the hairpin ribozyme of the present invention. DNA
Chips are one of the nucleic acid analysis tools that have been rapidly used in recent years with the progress of the genome project and the development of bioinformatics (Brown, PO, Botste).
in, D. Nat Genet. 1999, 21, 33-37). In the kit of the present invention, various oligonucleotides prepared from various samples are placed on a DNA chip by means known in the art (Ramsay, G., Nature Biotech. 16, 40-44).
Can be used, but a DNA chip (Kuhara yeast cDNA chip) on which an oligonucleotide is fixed in advance can be used. In addition, the ribozyme may be either cis-type or trans-type, and it is sufficient that a fragment generated by self-cleavage or cleavage of another ribonucleotide sequence can be detected by the above-described detection method.

【0068】また、本発明の更に別の態様は、上記本発
明のヘアピン型リボザイムを用いることを特徴とする、
リボヌクレオチド配列の切断方法である。この態様を用
い、サンプル中の特定の配列を切断することができると
共に、特定の遺伝子の発現または過剰発現による疾患、
例えばエイズまたは癌等の予防または治療のための医薬
としてヒトまたは動物に投与することができる。この場
合、本発明のリボザイムは、活性調節剤となるオリゴヌ
クレオチドと共に同時に投与しても良く、またオリゴヌ
クレオチドと別個に投与しても良い。配列特異的にRNA
等のポリリボヌクレオチドを切断するリボザイムを、そ
の活性を調節し得るオリゴヌクレオチドと共に投与する
ことで、切断を部位特異的にも制御することが可能であ
る。この場合、活性を制御するためのオリゴヌクレオチ
ドとしては、オリゴリボヌクレオチドであることが好ま
しく、その1または2以上のヌクレオチドが2'-O-メチ
ル化されていると更に好ましい。
Further, still another embodiment of the present invention is characterized in that the hairpin ribozyme of the present invention is used.
This is a method for cleaving a ribonucleotide sequence. Using this embodiment, a specific sequence in a sample can be cleaved and a disease caused by expression or overexpression of a specific gene,
For example, it can be administered to humans or animals as a medicament for preventing or treating AIDS or cancer. In this case, the ribozyme of the present invention may be administered simultaneously with the oligonucleotide as an activity regulator, or may be administered separately from the oligonucleotide. Sequence-specific RNA
By administering a ribozyme that cleaves such a polyribonucleotide together with an oligonucleotide that can regulate its activity, it is possible to control cleavage in a site-specific manner. In this case, the oligonucleotide for controlling the activity is preferably an oligoribonucleotide, and more preferably one or more nucleotides are 2′-O-methylated.

【0069】すなわち本発明はまた、上記本発明のヘア
ピン型リボザイムを含有する、ヒトまたは動物のための
医薬組成物を提供する。本発明の医薬組成物は、本発明
のリボザイムの他、製薬上使用できる担体、緩衝剤、保
存剤等を含有するものであっても良く、対象とする疾患
に対する他の薬剤を含有していても良い。共存し得る薬
剤はリボザイムの活性に影響しないものであれば特に限
定されるものではない。本発明の医薬組成物の投与形態
としては、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、シロップ
剤等による経口投与、または、注射剤、点滴剤、坐薬等
による非経口投与を挙げることができる。
That is, the present invention also provides a pharmaceutical composition for humans or animals containing the hairpin ribozyme of the present invention. The pharmaceutical composition of the present invention may contain, in addition to the ribozyme of the present invention, a pharmaceutically usable carrier, a buffer, a preservative, and the like, and may contain other drugs for a target disease. Is also good. The coexisting drug is not particularly limited as long as it does not affect the activity of the ribozyme. Examples of the dosage form of the pharmaceutical composition of the present invention include oral administration using tablets, capsules, granules, powders, syrups and the like, and parenteral administration using injections, drops, suppositories and the like.

【0070】また、本発明のリボザイムに転写されるDN
Aを含む上記組み換えベクターを、リポソーム等の運搬
体中に封入して投与することも可能である。そのような
リポソームとして、N-[1-(2、3-ジオレイロキシ) プロ
ピル]-N、N、N-トリメチルアンモニウム・クロリド(N-
[1-(2、3-dioleyloxy)propyl]-N、N、N-trimethylammon
ium chloride ;DOTMA)とジオレオイルホスファ
チジル・エタノールアミン(dioleoylphosphatidyl eth
anolamine ;DOPE)からなる「リポフェクチン(ギ
ブコ・ビーアールエル社製)」やリポポリアミン[Beh
r、 J. P.ら、(1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 8
6、 6982-6986参照]等が例示できるが、これらに限定
されない。
Further, the DN transcribed by the ribozyme of the present invention
It is also possible to administer the recombinant vector containing A in a state of being enclosed in a carrier such as a liposome. Such liposomes include N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (N-
[1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammon
ium chloride (DOTMA) and dioleoylphosphatidyl ethanol
lipofectin (manufactured by Gibco BRL) or lipopolyamine [Beh
r, JP et al., (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 8
6 , 6982-6986] and the like, but are not limited thereto.

【0071】本発明の医薬組成物の投与量は、症状、年
令、体重等によって異なるが、通常、経口投与では、成
人に対して、1日約0.1mgないし1000mgであ
り、これらを1回、または数回に分けて投与することが
できる。また、非経口投与では、1回0.1mgないし
1000mgを皮下注射、筋肉注射、または静脈注射に
よって投与することができる。
The dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on symptoms, age, body weight, etc., and usually, in the case of oral administration, it is about 0.1 mg to 1000 mg per day for an adult. It can be administered once or in several divided doses. In the case of parenteral administration, 0.1 mg to 1000 mg can be administered by subcutaneous injection, intramuscular injection or intravenous injection.

【0072】また、本発明のDNAを好適な発現ベクター
に組み込み、該ベクター自体を生体に投与することによ
り、細胞内でリボザイムを発現せしめ本発明の効果を得
ることも可能である。そのようなベクターとして、レト
ロウイルス(Moloney murineleukemic virus [Egliti
s、 N. A. 及びAnderson、 W. F. (1988) Biotechnique
s 6、 608-614参照]等)、アデノウイルス[鐘ケ江裕
美ら、実験医学 (1994)12、316-322 ]、アデノアソシ
エトウイルス[平井幸彦、島田隆、実験医学 (1994)1
2、 323-327 ]やワクシニアウイルス等が例示できる
が、これらに限定されない。
Further, by incorporating the DNA of the present invention into a suitable expression vector and administering the vector itself to a living body, it is possible to express the ribozyme in cells and obtain the effects of the present invention. Such vectors include retroviruses (Moloney murineleukemic virus [Egliti
s, NA and Anderson, WF (1988) Biotechnique
s 6, 608-614 reference], etc.), adenovirus [Hiromi Kanegae et al., Experimental Medicine (1994) 12, 316-322], adeno-associated virus door [Yukihiko Hirai, Takashi Shimada, Experimental Medicine (1994) 1
2 , 323-327] and vaccinia virus, but are not limited thereto.

【0073】[0073]

【実施例】以下、実施例および参考例により、本発明を
さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されな
い。実施例1 以下に示すインビトロセレクション法(試験管内進化
法;図5)により、オリゴヌクレオチドに応答するヘア
ピン型リボザイムを構築した(図3)。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Reference Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 A hairpin-type ribozyme responsive to an oligonucleotide was constructed by an in vitro selection method (in vitro evolution method; FIG. 5) shown below (FIG. 3).

【0074】まず、ヘアピン型リボザイムのヘアピンル
ープをランダムな塩基配列になるように鋳型DNAを構築
し(ループ部位20塩基に相当する配列をランダムにす
るため、420種のリボザイムの鋳型DNAができる)、そ
こから転写反応によりリボザイムプールを得た(図
4)。その後、リボザイム単独で切断活性を有する分子
を除き(プレセレクションまたはネガティブセレクショ
ン)、残りのリボザイム単独では不活性な分子に目的の
オリゴヌクレオチドを添加して反応を行い、そこで切断
反応を起こした分子を分離した(ポジティブセレクショ
ン;図5)。すなわち、得られたRNA分子は、リボザイ
ム単独では活性ではないものの、オリゴヌクレオチド存
在下において活性な分子である。しかしながら、実際に
は、一度の転写、ネガティブおよびポジティブセレクシ
ョンでは真にアロステリックな分子を得ることは不可能
なため、ポジティブセレクション後に再度逆転写反応に
よって鋳型DNAを得た後、そこから2回目の転写、ネガ
ティブおよびポジティブセレクションを行い、さらにこ
れを繰り返すことで活性なリボザイムを濃縮した。
[0074] First, in order to randomly hairpin loop of the hairpin ribozyme build a template DNA to be random nucleotide sequence (sequence corresponding to the loop site 20 bases may template DNA 4 20 kinds of ribozymes ), And a ribozyme pool was obtained therefrom by a transcription reaction (FIG. 4). Thereafter, the molecule having the cleavage activity by the ribozyme alone is removed (pre-selection or negative selection), and the reaction is performed by adding the target oligonucleotide to the inactive molecule by the remaining ribozyme alone, and the molecule that has caused the cleavage reaction is removed therefrom. Separated (positive selection; FIG. 5). That is, the obtained RNA molecule is not active by the ribozyme alone, but is active in the presence of the oligonucleotide. However, in practice, it is impossible to obtain a truly allosteric molecule by one-time transcription, negative and positive selection, so that after the positive selection, the template DNA is again obtained by reverse transcription reaction, and then the second transcription is performed. , Negative and positive selections were performed, and this was repeated to concentrate active ribozymes.

【0075】その後何ラウンドか繰り返した後、十分に
アロステリック効果を有するリボザイムが得られたとこ
ろで、鋳型DNAをクローニングして配列を調べた。図6
は、各ラウンドにおけるネガティブおよびポジティブセ
レクションの切断活性を示す。
After several rounds were repeated, when a ribozyme having a sufficient allosteric effect was obtained, the template DNA was cloned and its sequence was examined. FIG.
Indicates the cleavage activity of the negative and positive selections in each round.

【0076】アロステリック効果の見られた34クロー
ンの配列を調べたところ、18クローンが同じ配列(C
1)であったが、残りは単一クローンであった(表
1)。各クローンの活性を調べたところ、オリゴヌクレ
オチド非存在下においてはほとんど活性を示さず、オリ
ゴヌクレオチド添加によって約200〜300倍活性化
されるクローンが幾つか見られた(表1)。18クロー
ン見つかったリボザイム配列(C1)も高い活性化を有
しており、また、C1ヘアピンループのうち一塩基のみ
が欠失したリボザイム(C4)は、C1よりも若干高い
活性を示した。各クローンのオリゴヌクレオチド結合時
のヘアピンループの予想構造を図7に示す。
When the sequence of 34 clones showing the allosteric effect was examined, 18 clones showed the same sequence (C
1) but the rest were single clones (Table 1). When the activity of each clone was examined, few clones showed almost no activity in the absence of the oligonucleotide, and some clones were activated about 200 to 300 times by the addition of the oligonucleotide (Table 1). The ribozyme sequence (C1) found in 18 clones also had high activation, and the ribozyme (C4) in which only one base was deleted from the C1 hairpin loop showed slightly higher activity than C1. The expected structure of the hairpin loop at the time of oligonucleotide binding of each clone is shown in FIG.

【0077】[0077]

【表1】 [Table 1]

【0078】このインビトロセレクションにおいて用い
たオリゴヌクレオチドは2'-O-メチルオリゴヌクレオチ
ド(m7G 2'-OMe(GAGUGAG)rG; 3'末端のGのみリボヌク
レオチド)である。しかしながら、C1については全て
がメチル化されていないオリゴリボヌクレオチド(r7
G)でも十分に高い活性を示した。
The oligonucleotide used in this in vitro selection is a 2′-O-methyl oligonucleotide (m7G 2′-OMe (GAGUGAG) rG; 3 ′ terminal G only ribonucleotide). However, for C1, all the unmethylated oligoribonucleotides (r7
G) also showed a sufficiently high activity.

【0079】上記の結果より、オリゴヌクレオチド非存
在下においては、ヘアピン型リボザイムの活性に必要な
内部ループB(図3)が、活性な構造を形成不可能な構
造となっているが、オリゴヌクレオチドがヘアピンルー
プに結合することにより、内部ループBの構造が活性型
へと変換するため活性化されるというシステムが明らか
となった。つまり、図8のような構造変化を起こす配列
は、ヘアピン型リボザイムの活性化のみではなく、オリ
ゴの配列を酵素部位に伝達するモジュールとして興味深
いものであると考えられる。
From the above results, in the absence of the oligonucleotide, the internal loop B (FIG. 3) required for the activity of the hairpin ribozyme has a structure that cannot form an active structure. Has been clarified by binding to the hairpin loop, whereby the structure of the inner loop B is activated to convert to the active form. In other words, the sequence causing a structural change as shown in FIG. 8 is considered to be interesting not only for activation of the hairpin ribozyme but also as a module for transmitting an oligo sequence to an enzyme site.

【0080】実施例2 オリゴデオキシリボヌクレオチ
ドの合成 オリゴリボヌクレオチドにより切断活性が誘導される下
記の構造を有するポリリボヌクレオチド(1)(配列番
号2)およびポリリボヌクレオチド(2)(配列番号
4)を転写によって得るために用いる鋳型DNA1(配列番
号1)および鋳型DNA2(配列番号3)を合成した。
Example 2 Synthesis of oligodeoxyribonucleotide Polyribonucleotide (1) (SEQ ID NO: 2) and polyribonucleotide (2) (SEQ ID NO: 4) having the following structures, whose cleavage activities are induced by oligoribonucleotides, The template DNA1 (SEQ ID NO: 1) and the template DNA2 (SEQ ID NO: 3) used to obtain by transcription were synthesized.

【0081】[0081]

【化11】 Embedded image

【0082】[0082]

【化12】 Embedded image

【0083】まず、以下に記載するオリゴデオキシリボ
ヌクレオチド:5'-CGGCGAATTCTAATACGACTCACTATAGGGAAA
CAGAGAAGTCAACCAGAGAA(U1;配列番号5) GAGCTGGATCCAAACAGGACTGTCAGGGGGGTACCAGGTAATATACATCT
CGAGTGAGATGCAGATTGTTTCTCTGGTTGACTTCTCTG(L1;配
列番号6); GAGCTGGATCCAAACAGGACTGTCAGGGGGGTACCAGGTAATATACATCT
CGAGTGAGATGC GATTGTTTCTCTGGTTGACTTCTCTG(L2;配
列番号7)を合成した。U1とL1より鋳型DNA1を、U1とL2
より鋳型DNA2を調製した。
First, oligodeoxyribonucleotides described below: 5'-CGGCGAATTCTAATACGACTCACTATAGGGAAA
CAGAGAAGTCAACCAGAGAA (U1; SEQ ID NO: 5) GAGCTGGATCCAAACAGGACTGTCAGGGGGGTACCAGGTAATATACATCT
CGAGTGAGATGCAGATTGTTTCTCTGGTTGACTTCTCTG (L1; SEQ ID NO: 6); GAGCTGGATCCAAACAGGACTGTCAGGGGGGTACCAGGTAATATACATCT
CGAGTGAGATGC GATTGTTTCTCTGGTTGACTTCTCTG (L2; SEQ ID NO: 7) was synthesized. Template DNA1 from U1 and L1, U1 and L2
Thus, template DNA2 was prepared.

【0084】上記の各オリゴデオキシリボヌクレオチド
は、デオキシヌクレオシド3'−ホスホロアミダイト(
(株) パーキンエルマージャパン・アプライドバイオシ
ステムズ事業部より購入)を原料として、DNA自動合成
機(モデル394A; (株)パーキンエルマージャパン
・アプライドバイオシステムズ事業部製)で、1μmo
lスケールで合成した。
Each of the above oligodeoxyribonucleotides is a deoxynucleoside 3'-phosphoramidite (
Using a DNA synthesizer (Model 394A; manufactured by PerkinElmer Japan Applied Biosystems Division) as a raw material, 1 μmo was obtained from PerkinElmer Japan Applied Biosystems Division.
Synthesized on l scale.

【0085】合成終了後、U1は以下のように処理し精
製した。濃アンモニア水でCPG(Controlled Pore Gl
ass )よりオリゴデオキシリボヌクレオチドを切り出
し、60℃で5時間加温した。溶媒を留去し、脱イオン
水に溶解した後、C18シリカゲル(ウォーターズ社
製)カラムクロマトグラフィーを行なった(カラムサイ
ズ1.5x12cm:5−40% アセトニトリル、0.
1M トリエチルアンモニウムアセテート(Triethylamm
oniumacetate;以下「TEAA」という)水溶液の溶媒
を用いた直線濃度勾配により溶出)。約30%濃度のア
セトニトリルで溶出されるジメトキシトリチルの発色を
有するフラクションを集め、2mlの80%酢酸水溶液
を加え、1時間攪拌した。酢酸を減圧下留去し、水層を
酢酸エチルで洗浄した。溶媒を留去後、滅菌水1mlに
溶解した。この画分中のポリリボヌクレオチドを逆相H
PLCで分取後、さらにイオン交換HPLCで分取し、
精製した。逆相HPLCの条件は以下の通りであった:
カラム:μ−ボンダスフィアー(C−18)カラムΦ
3.9x150mm(ウォーターズ社製) 溶媒:A溶液 5% アセトニトリル/0.1M TEAA
(pH7.0); B溶液 25% アセトニトリル/0.1M TEAA(p
H7.0)。U1の逆相HPLCにおける直線濃度勾配
の条件および保持時間を表2に示す。
After completion of the synthesis, U1 was treated and purified as follows. Controlled Pore Gl with concentrated ammonia water
ass), oligodeoxyribonucleotide was cut out and heated at 60 ° C. for 5 hours. After evaporating the solvent and dissolving in deionized water, column chromatography was performed on C18 silica gel (manufactured by Waters) (column size: 1.5 × 12 cm: 5-40% acetonitrile, 0.1%).
1M Triethylammonium acetate
oniumacetate (hereinafter referred to as “TEAA”) eluted with a linear concentration gradient using a solvent of an aqueous solution). Fractions having a color of dimethoxytrityl eluted with about 30% acetonitrile were collected, 2 ml of an 80% acetic acid aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 1 hour. Acetic acid was distilled off under reduced pressure, and the aqueous layer was washed with ethyl acetate. After the solvent was distilled off, the residue was dissolved in 1 ml of sterilized water. The polyribonucleotide in this fraction was converted to reverse phase H
After fractionation by PLC, further fractionation by ion exchange HPLC,
Purified. The conditions for reverse phase HPLC were as follows:
Column: μ-bonder sphere (C-18) column Φ
3.9x150mm (manufactured by Waters) Solvent: A solution 5% acetonitrile / 0.1M TEAA
(PH 7.0); B solution 25% acetonitrile / 0.1 M TEAA (p
H7.0). Table 2 shows the conditions and retention time of the linear concentration gradient in reverse phase HPLC of U1.

【0086】[0086]

【表2】 [Table 2]

【0087】L1およびL2はU1と同様にDNA自動合成機
により合成後、8%変性ポリアクリルアミドゲルにより
泳動し、254nmの紫外線をゲルに照射し、目的のL1
が含まれるゲル片を切り取った。ゲル片を滅菌水800
μl中に浸し、核酸をゲル片より抽出後、NAP10(アマ
シャムファルマシアバイオテク社)により脱塩精製し、
L1およびL2を得た。
L1 and L2 were synthesized by an automatic DNA synthesizer in the same manner as U1, and then electrophoresed on an 8% denaturing polyacrylamide gel. The gel was irradiated with ultraviolet light of 254 nm,
Was cut off. Gel piece is sterilized water 800
After extracting the nucleic acid from the gel piece, desalting and purifying with NAP10 (Amersham Pharmacia Biotech),
L1 and L2 were obtained.

【0088】実施例3 鋳型DNAの調製 鋳型DNA 1は、次のように構築した。構築の概略図を
図9に示す。L1 DNA (200 pmol)およびU1 primer
(240 pmol)にT7 sequenase 反応用緩衝液 (×5、 200
mM Tris-HCl (pH 7.5)、 100 mM MgCl2、 250 mM NaC
l) 20μlおよび滅菌水を加え、全量を93 μlとし、90℃
で5分間変性させた後、室温になるまで徐冷した。これ
に0.1 M ジチオスレイトール(以下「DTT」という) 5
μl、25 mM dATP、25 mM dCTP、25 mM dG
TPおよび25 mM dTTP 各1.5μl、T7 sequenase
DNA ポリメラーゼ 0.5 μl (6.5 U、アマシャムファル
マシアバイオテク社)を加え、37℃で2時間伸長反応を行
った。この反応液をフェノール処理、フェノール・クロ
ロホルム処理を行なった後、エタノール沈殿を行い、回
収した鋳型DNAは TE緩衝液 20 μlに溶解した。得られ
たtemplateDNAは、10 % 未変性ポリアクリルアミドゲル
(29:1) によって分離精製し、回収したtemplate DNA
は 10 mM トリス 塩酸緩衝液(pH8.0)30 μlに溶解
した。鋳型DNA2も鋳型DNA1と同様に調製した。
Example 3 Preparation of Template DNA Template DNA 1 was constructed as follows. A schematic diagram of the construction is shown in FIG. L1 DNA (200 pmol) and U1 primer
(240 pmol) in T7 sequenase reaction buffer (× 5, 200
mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl 2 , 250 mM NaC
l) Add 20μl and sterile water to make a total volume of 93μl, 90 ℃
And denatured at room temperature for 5 minutes. 0.1 M dithiothreitol (hereinafter referred to as “DTT”)
μl, 25 mM dATP, 25 mM dCTP, 25 mM dG
1.5 μl each of TP and 25 mM dTTP, T7 sequenase
0.5 μl (6.5 U, Amersham Pharmacia Biotech) of DNA polymerase was added, and an extension reaction was performed at 37 ° C. for 2 hours. The reaction solution was subjected to phenol treatment and phenol / chloroform treatment, followed by ethanol precipitation, and the recovered template DNA was dissolved in 20 μl of TE buffer. The resulting template DNA is a 10% native polyacrylamide gel.
Template DNA separated and purified by (29: 1)
Was dissolved in 30 μl of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0). Template DNA2 was prepared in the same manner as template DNA1.

【0089】実施例4 鋳型DNA1からのポリリボヌク
レオチド(1)の転写反応 実施例3で調製したtemplate DNA1を用いて以下に示し
た転写反応によって目的のポリリボヌクレオチド(1)
を得た。転写反応はAmpliScribeTM T7 転写キット (エ
アブラウン社)を用いて行った。 鋳型DNA 1または
2、20 ng、T7 転写反応用緩衝液(キット付属) (×1
0) 1 μl、 25 mMATP、25 mM CTP、25 mM
GTPおよび25 mM UTP各3μl、[α−32P] UT
P 0.5 μl、100 mM DTT 1μl、AmpliScribeTM T7 酵素
溶液(キット付属) 1 μl を混合し、滅菌水を加え全
量を 10 μl とし、37℃で2時間反応した。これに RNa
se-free DNase I 0.5 μl (1 molecular biology unit)
を加え37℃で15分間処理し、NAP5 (アマシャムファル
マシアバイオテク社) によって粗精製した。フェノール
・クロロホルム処理、クロロホルム処理し、エタノール
沈殿を行い、回収した RNA は滅菌水20 μlに溶解し
た。
Example 4 Transcription reaction of polyribonucleotide (1) from template DNA1 Using template DNA1 prepared in Example 3, the following polyribonucleotide (1) was subjected to the following transcription reaction.
I got The transcription reaction was performed using AmpliScribe T7 transcription kit (Air Brown). 1 or 2, 20 ng of template DNA, T7 transcription reaction buffer (kit included) (× 1
0) 1 μl, 25 mM ATP, 25 mM CTP, 25 mM
3 μl each of GTP and 25 mM UTP, [α- 32 P] UT
0.5 μl of P, 1 μl of 100 mM DTT, and 1 μl of an AmpliScribe T7 enzyme solution (included in the kit) were mixed, and sterilized water was added to make a total volume of 10 μl, followed by reaction at 37 ° C. for 2 hours. This is RNa
se-free DNase I 0.5 μl (1 molecular biology unit)
And treated at 37 ° C. for 15 minutes, and then roughly purified by NAP5 (Amersham Pharmacia Biotech). Phenol / chloroform treatment, chloroform treatment and ethanol precipitation were performed, and the recovered RNA was dissolved in 20 μl of sterile water.

【0090】鋳型DNA2からも鋳型DNA1と同様に転写反
応を行い、ポリリボヌクレオチド(2)を得た。ポリリ
ボヌクレオチド(1)は、本発明の請求項一般式Iのα
1に、またポリリボヌクレオチド(2)は、本発明の請
求項一般式IIのα2に相当するポリリボヌクレオチド
である。
A transcription reaction was performed from template DNA2 in the same manner as template DNA1, to obtain polyribonucleotide (2). The polyribonucleotide (1) is a compound of the formula (I)
1, and the polyribonucleotide (2) is a polyribonucleotide corresponding to α2 in claim II of the present invention.

【0091】参考例1 リボザイムの活性を誘導するオ
リゴリボヌクレオチドの合成 ポリリボヌクレオチド(1)および(2)のヘアピンル
ープに結合するオリゴリボヌクレオチド(3)(GAGUGA
GG)および、オリゴリボヌクレオチド(3)の配列のう
ち2塩基をポリリボヌクレオチド(1)と相補的ではな
い配列に変化させたオリゴリボヌクレオチド(4)(GA
GUGUCG)を以下のように合成、分取、精製した。オリゴ
リボヌクレオチド(4)は、オリゴリボヌクレオチド
(3)によるポリリボヌクレオチド(1)および(2)
の特異的活性化を確認するために、塩基対形成の少ない
ものとして合成した。
REFERENCE EXAMPLE 1 Synthesis of oligoribonucleotide that induces ribozyme activity Oligoribonucleotide (3) (GAGUGA) that binds to the hairpin loop of polyribonucleotides (1) and (2)
GG) and an oligoribonucleotide (4) (GA) in which two bases of the sequence of the oligoribonucleotide (3) are changed to a sequence that is not complementary to the polyribonucleotide (1).
GUGUCG) was synthesized, fractionated and purified as follows. Oligoribonucleotide (4) is composed of oligoribonucleotides (3) and polyribonucleotides (1) and (2).
In order to confirm the specific activation of the compound, it was synthesized as one having a small number of base pairs.

【0092】リボヌクレオシド3’−ホスホロアミダイ
ト(GLENリサーチ)を用いて、DNA自動合成機(Applied
Biosystem Model394A)でオリゴリボヌクレオチド
(3)および(4)を合成した。RNA 断片は、1μmol
スケールで合成した。合成終了後、合成したオリゴヌク
レオチドが結合したCPG (Controlled Pore Glass)を
濃アンモニア水:エタノール(3:1v/v)混液で室温
2時間処理をし、更に55℃で16時間加温した。溶媒
を留去し、残渣に1mlの1M TBAF(Tetrabutylammoniu
m fluoride)/THF(Tetrahydrofuran)溶液を加え、3
7℃で16時間攪拌した。これに5mlの0.1M trieth
ylammonium acetate(pH 7.0)を加えた後、C18シ
リカゲル(ウォーターズ社製)カラムクロマトグラフィ
ーを行なった(カラムサイズ1.5×12cm:5−40
%アセトニトリル、50mM Triethylammonium bicarbon
ate 水溶液の溶媒を用いた濃度勾配により溶出)。約3
0%濃度のアセトニトリルで溶出されるジメトキシトリ
チルの発色を有するフラクションを集め、5mlの0.0
1N HClを加え、1時間攪拌した。0.1Nアンモニア
水で中和後、水層を酢酸エチルで洗浄し、溶媒留去後滅
菌水1mlに溶解した。この画分中のポリリボヌクレオチ
ドを逆相HPLCで分取後、さらにイオン交換HPLCで分取
し、精製した。これらオリゴヌクレオチドはリボザイム
の切断反応に用いるため後述の実験に供した。オリゴヌ
クレオチド(4)は、逆相HPLCにおける精製は行わ
ず、イオン交換HPLCにおいてのみの精製を行い、高純度
に精製した。
Using a ribonucleoside 3'-phosphoramidite (GLEN Research), an automatic DNA synthesizer (Applied
Oligoribonucleotides (3) and (4) were synthesized using Biosystem Model 394A). RNA fragment is 1 μmol
Synthesized on a scale. After completion of the synthesis, CPG (Controlled Pore Glass) to which the synthesized oligonucleotide was bound was treated with a mixed solution of concentrated aqueous ammonia and ethanol (3: 1 v / v) for 2 hours at room temperature, and further heated at 55 ° C. for 16 hours. The solvent was distilled off, and 1 ml of 1M TBAF (Tetrabutylammoniu) was added to the residue.
m fluoride) / THF (Tetrahydrofuran) solution and add 3
Stirred at 7 ° C. for 16 hours. 5ml of 0.1M trieth
After adding ylammonium acetate (pH 7.0), column chromatography was performed on C18 silica gel (manufactured by Waters) (column size: 1.5 × 12 cm: 5-40).
% Acetonitrile, 50 mM Triethylammonium bicarbon
elution with a concentration gradient using the solvent of the ate aqueous solution). About 3
The fractions having the color of dimethoxytrityl eluted with 0% acetonitrile are collected and 5 ml of 0.0
1N HCl was added and stirred for 1 hour. After neutralization with 0.1N aqueous ammonia, the aqueous layer was washed with ethyl acetate, and after distilling off the solvent, dissolved in 1 ml of sterilized water. The polyribonucleotide in this fraction was fractionated by reverse phase HPLC, and then fractionated by ion exchange HPLC and purified. These oligonucleotides were used in the experiments described below to be used for the ribozyme cleavage reaction. Oligonucleotide (4) was not purified by reverse phase HPLC, but was purified only by ion exchange HPLC, and was purified to high purity.

【0093】逆相およびイオン交換HPLCの条件は以
下の通りであった:逆相HPLC カラム:μ−ボンダスフィアー(C−18)カラム、Φ
3.9x300mm(ウォーターズ社製) 溶媒:A溶液 5% アセトニトリル/0.1M TEAA
(pH7.0); B溶液 25% アセトニトリル/0.1M TEAA(p
H7.0)。
The conditions for reverse phase and ion exchange HPLC were as follows: reverse phase HPLC column: μ-bondasphere (C-18) column, Φ
3.9x300mm (Waters) Solvent: A solution 5% acetonitrile / 0.1M TEAA
(PH 7.0); B solution 25% acetonitrile / 0.1 M TEAA (p
H7.0).

【0094】イオン交換HPLC カラム:TSKgel DEAE 2SWカラム、4.6×250mm、
東ソー(株)製 溶媒:A溶液 20% アセトニトリル; B溶液 20% アセトニトリルを含む2M HCOONH4 オリゴリボヌクレオチド(3)および(4)の逆相およ
びイオン交換HPLCにおける直線濃度勾配の条件およ
び保持時間を表3に示す。
Ion exchange HPLC column: TSKgel DEAE 2SW column, 4.6 × 250 mm,
Tosoh Corp. Solvent: A solution 20% acetonitrile; B solution 20 M acetonitrile containing 2M HCOONH 4 oligoribonucleotides (3) and (4) in reverse phase and ion exchange HPLC for linear concentration gradient conditions and retention times. It is shown in Table 3.

【0095】[0095]

【表3】 [Table 3]

【0096】参考例2 2'-O-メチルオリゴヌクレオチ
ド(5)(GAGUGAGG)の合成および精製 オリゴヌクレオチド(3)と同じ配列を有する2'-O-メ
チルオリゴリボヌクレオチド(5)は、上記参考例1に
おける合成に用いたリボヌクレオシド3' ホスホロア
ミダイト(グレンリサーチ社)の代りに、2'-O-メチル
リボヌクレオシド3' ホスホロアミダイト(グレンリ
サーチ社)を用い、DNA 自動合成機(Applied Biosyste
m Model394A)で参考例1と同様に合成および精製し
た。ただし、2'-O-メチルオリゴリボヌクレオチド
(5)の3'末端は通常のリボヌクレオシドとなるように
リボヌクレオシド樹脂を用いて合成した。すなはち合成
された2'-O-メチルオリゴリボヌクレオチド(5)は5'
[2'-OMe(GAGUGAG)rG]3'である。逆相およびイオン交換H
PLCに用いたカラムおよび溶媒は、参考例1と同様のも
のを用いた。オリゴリボヌクレオチド(5)の逆相およ
びイオン交換HPLCにおける直線濃度勾配の条件およ
び保持時間を表4に示す。
Reference Example 2 Synthesis and Purification of 2'-O-Methyl Oligonucleotide (5) (GAGUGAGG) 2'-O-methyl oligoribonucleotide (5) having the same sequence as oligonucleotide (3) An automatic DNA synthesizer (Applied) using 2'-O-methylribonucleoside 3 'phosphoramidite (Glen Research) instead of the ribonucleoside 3' phosphoramidite (Glen Research) used for the synthesis in Example 1 Biosyste
m Synthesized and purified in the same manner as in Reference Example 1 using Model 394A). However, the 3 'end of the 2'-O-methyl oligoribonucleotide (5) was synthesized using a ribonucleoside resin so as to be a normal ribonucleoside. That is, the synthesized 2'-O-methyl oligoribonucleotide (5) is 5 '
[2'-OMe (GAGUGAG) rG] 3 '. Reversed phase and ion exchange H
The same column and solvent as those used in Reference Example 1 were used for the PLC. Table 4 shows conditions and retention times of the linear concentration gradient of oligoribonucleotide (5) in reverse phase and ion exchange HPLC.

【0097】[0097]

【表4】 [Table 4]

【0098】実施例5 オリゴヌクレオチド非存在下お
よび存在下におけるポリリボヌクレオチド(1)の切断
反応 実施例4において得られたポリリボヌクレオチド(1)
(16 pmol)を切断反応用緩衝液 (×1、 40 mM トリス-
塩酸 (pH 7.5)、 12 mM 塩化マグネシウム、2 mM スペ
ルミジン三塩酸塩)8 μlに溶解し、また別にオリゴヌク
レオチド(3)、(4)または(5)(200 pmol)を切
断反応用緩衝液10 μlに溶解した。 90℃で2分間変性後
氷冷したポリリボヌクレオチド(1)に、別に加熱変性
したオリゴヌクレオチド(3)、(4)または(5) 8
μlを加え、37℃で反応を開始した。一定時間毎にサン
プリングし、50mM EDTAと10M 尿素と含む
溶液(5μl)に加え反応を停止させた。得られた反応
混合物を、8M 尿素を含む20%ポリアクリルアミド
ゲルで電気泳動することにより、反応生成物と未反応物
を分離した。電気泳動後のゲルを、バイオイメージアナ
ライザー(BAS2000;富士写真フィルム(株)社
製)を用いて分析した。すなわち、反応生成物と未反応
物のアイソトープ活性を定量し、切断率を求め、見かけ
の反応速度定数kobsを算出した。また、オリゴヌクレオ
チド非存在下におけるポリリボヌクレオチド(1)の反
応は、上記オリゴリボヌクレオチド(3)、(4)また
は(5)を添加せずに上記反応において用いた切断反応
用緩衝液(x1)8μlのみをポリリボヌクレオチド
(1)に添加して行い、一定時間毎にサンプリングしそ
の切断率から速度定数を求めた。
Example 5 Polyribonucleotide (1) Cleavage Reaction in the Absence and Absence of Oligonucleotide Polyribonucleotide (1) Obtained in Example 4
(16 pmol) in buffer for cleavage reaction (× 1, 40 mM Tris-
Dissolve in 8 μl of hydrochloric acid (pH 7.5), 12 mM magnesium chloride, 2 mM spermidine trihydrochloride) and separately cleave the oligonucleotide (3), (4) or (5) (200 pmol) in a buffer for cleavage reaction. Dissolved in μl. The polyribonucleotide (1) denatured at 90 ° C. for 2 minutes and then ice-cooled is added to the oligonucleotide (3), (4) or (5), which is separately denatured by heating
μl was added and the reaction was started at 37 ° C. Samples were taken at regular intervals, and the reaction was stopped by adding to a solution (5 μl) containing 50 mM EDTA and 10 M urea. The resulting reaction mixture was electrophoresed on a 20% polyacrylamide gel containing 8 M urea to separate reaction products and unreacted products. The gel after the electrophoresis was analyzed using a bioimage analyzer (BAS2000; manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). That is, the isotope activity of the reaction product and the unreacted product was quantified, the cleavage rate was determined, and the apparent reaction rate constant k obs was calculated. In addition, the reaction of the polyribonucleotide (1) in the absence of the oligonucleotide was carried out by the cleavage reaction buffer (x1 ) Only 8 μl was added to the polyribonucleotide (1), sampling was performed at regular intervals, and the rate constant was determined from the cleavage rate.

【0099】ポリリボヌクレオチド(1)とオリゴヌク
レオチド(3)とで形成する複合体RNAは、本発明の活
性化された遺伝子配列検出型リボザイムであり、ポリリ
ボヌクレオチド(1)単独では切断反応を起こさない
が、オリゴヌクレオチド(3)と結合することにより矢
印の部位でRNAの切断反応が起こった。
The complex RNA formed by the polyribonucleotide (1) and the oligonucleotide (3) is the activated gene sequence-detecting ribozyme of the present invention, and the polyribonucleotide (1) alone does not cause a cleavage reaction. Although it did not occur, RNA cleavage reaction occurred at the site indicated by the arrow by binding to oligonucleotide (3).

【0100】[0100]

【化13】 Embedded image

【0101】また、ポリリボヌクレオチド(1)および
オリゴリボヌクレオチド(4)とで形成される複合体RN
Aは、2つのRNA間で形成される水素結合が比較的弱く、
不安定であり、ポリリボヌクレオチド(1)の切断反応
はほとんど起こらなかった。これは、オリゴリボヌクレ
オチド(4)はポリリボヌクレオチド(1)と完全には
相補的ではなく、オリゴリボヌクレオチド(4)の5'
末端側の5塩基のみが、ポリリボヌクレオチド(1)と
相補的なことに由来する。
Further, a complex RN formed of polyribonucleotide (1) and oligoribonucleotide (4)
A has a relatively weak hydrogen bond formed between two RNAs,
It was unstable and almost no cleavage reaction of polyribonucleotide (1) occurred. This is because oligoribonucleotide (4) is not completely complementary to polyribonucleotide (1), and the 5 ′ of oligoribonucleotide (4) is
Only the terminal 5 bases are derived from being complementary to polyribonucleotide (1).

【0102】[0102]

【化14】 Embedded image

【0103】ポリリボヌクレオチド(1)およびオリゴ
リボヌクレオチド(5)で形成する複合体RNAは、本発
明の構造をみたす複合体であるが、請求項一般式Iのβ
に相当するRNAの5'側7残基が、2'-O-メチルオリゴリボ
ヌクレオチドである。2'-O-メチルオリゴリボヌクレオ
チド・RNA2本鎖は、RNA・RNA2本鎖よりも安定な2本鎖
を形成することが知られている。そこで、2'-O-メチル
オリゴリボヌクレオチドのポリリボヌクレオチド(1)
に対する切断活性誘導を調べた。
The complex RNA formed by the polyribonucleotide (1) and the oligoribonucleotide (5) is a complex having the structure of the present invention.
Are 5'-side 7 residues of RNA corresponding to 2'-O-methyl oligoribonucleotide. It is known that 2'-O-methyl oligoribonucleotide / RNA duplex forms a more stable duplex than RNA / RNA duplex. Therefore, polyribonucleotides of 2'-O-methyl oligoribonucleotide (1)
Was examined for induction of cleavage activity.

【0104】[0104]

【化15】 Embedded image

【0105】ポリリボザイムヌクレオチド(1)は、オ
リゴヌクレオチド(3) が存在しない条件およびポリ
リボヌクレオチド(1)と安定に結合できないオリゴヌ
クレオチド(4)存在下では、ほとんど自己切断反応を
示さなかったのに対し、ポリリボヌクレオチド(1)と
相補的なオリゴヌクレオチド(3)存在下では、ポリリ
ボヌクレオチド(1)は特異的に自己切断反応を起こし
た。このことは、ポリリボヌクレオチド(1)と結合し
うるオリゴヌクレオチド存在下において、特異的にポリ
リボヌクレオチド(1)の切断反応が起こったことを示
しており、配列の検出が可能であることを示唆してい
る。また、ポリリボヌクレオチド(1)は、オリゴヌク
レオチド(5)の添加によっても高い切断活性を示した
ため、ポリリボヌクレオチド(1)の活性を誘導するオ
リゴヌクレオチドは、RNA鎖ばかりではなく、リボザイ
ムと安定に結合しうる2'-O-メチルオリゴリボヌクレオ
チドでも可能なことが示された。図10には例として、
ポリリボヌクレオチド(1)の、オリゴヌクレオチド
(5)無添加(マイナスレーン)および添加(プラスレ
ーン)における0分、1分、3分、5分、7分、10
分、12分の切断反応の変性ポリアクリルアミドゲル電
気泳動の結果を示す。ポリリボヌクレオチド(1)は、
単独では切断断片を与えないが、オリゴヌクレオチド
(5)の添加により特異的に切断反応を起こしている。
Polyribozyme nucleotide (1) showed almost no self-cleavage reaction under the absence of oligonucleotide (3) and in the presence of oligonucleotide (4), which could not stably bind to polyribonucleotide (1). On the other hand, in the presence of the oligonucleotide (3) complementary to the polyribonucleotide (1), the polyribonucleotide (1) specifically caused a self-cleavage reaction. This indicates that the cleavage reaction of polyribonucleotide (1) specifically occurred in the presence of the oligonucleotide capable of binding to polyribonucleotide (1), indicating that the sequence can be detected. Suggests. In addition, since polyribonucleotide (1) exhibited high cleavage activity even when oligonucleotide (5) was added, the oligonucleotide that induces the activity of polyribonucleotide (1) was stable not only with RNA strand but also with ribozyme. It has been shown that 2'-O-methyl oligoribonucleotide capable of binding to is also possible. FIG. 10 shows an example.
0 min, 1 min, 3 min, 5 min, 7 min, 10 min of polyribonucleotide (1) in the absence (minus lane) and addition (plus lane) of oligonucleotide (5)
The results of denaturing polyacrylamide gel electrophoresis of the cleavage reaction for 12 minutes and 12 minutes are shown. Polyribonucleotide (1)
The cleavage fragment is not given by itself, but the cleavage reaction is specifically caused by the addition of the oligonucleotide (5).

【0106】各オリゴヌクレオチド存在下におけるポリ
リボヌクレオチド(1)の切断速度定数(k)を表5に
示す。ポリリボヌクレオチド(1)の切断活性を最も効
率よく誘導したのは2'-O-メチルオリゴリボヌクレオチ
ド(5)であった。これは、2'-O-メチルオリゴリボヌ
クレオチドの方がオリゴヌクレオチドよりも安定にRNA
と結合可能であることに由来すると思われる。
Table 5 shows the cleavage rate constant (k) of polyribonucleotide (1) in the presence of each oligonucleotide. The 2′-O-methyl oligoribonucleotide (5) induced the cleavage activity of the polyribonucleotide (1) most efficiently. This means that 2'-O-methyl oligoribonucleotides are more stable than oligonucleotides
It seems to be derived from being able to bind with.

【0107】[0107]

【表5】 [Table 5]

【0108】実施例6 オリゴヌクレオチド非存在下お
よび存在下におけるポリリボヌクレオチド(2)の切断
反応
Example 6 Cleavage reaction of polyribonucleotide (2) in the absence and presence of oligonucleotide

【0109】[0109]

【化16】 Embedded image

【0110】実施例5の切断反応と同様に、実施例4に
おいて得られたポリリボヌクレオチド(2)を用いてオ
リゴヌクレオチド添加による切断活性を調べた。オリゴ
ヌクレオチドとして、実施例5において最も高い誘導活
性を示した2'-O-メチルオリゴリボヌクレオチド(5)
を用いた。ポリリボヌクレオチド(2)(16 pmol)を
切断反応用緩衝液 (×1、 40 mM トリス-塩酸 (pH 7.
5)、 12 mM 塩化マグネシウム、 2 mM スペルミジン三
塩酸塩)8 μlに溶解し、また別にオリゴヌクレオチド
(5)(200 pmol)を切断反応用緩衝液10 μlに溶解し
た。 90℃で2分間変性後氷冷したポリリボヌクレオチド
(1)に、別に加熱変性したオリゴヌクレオチド(5)
8 μlを加え、37℃で反応を開始した。一定時間毎にサ
ンプリングし、50mM EDTAと10M 尿素と含
む溶液(5μl)に加え反応を停止させた。得られた反
応混合物を、8M 尿素を含む20%ポリアクリルアミ
ドゲルで電気泳動することにより、反応生成物と未反応
物を分離した。電気泳動後のゲルを、バイオイメージア
ナライザー(BAS2000;富士写真フィルム(株)
社製)を用いて分析した。すなわち、反応生成物と未反
応物のアイソトープ活性を定量し、切断率を求め、見か
けの反応速度定数kobsを算出した(表6)。また、オリ
ゴヌクレオチド非存在下におけるポリリボヌクレオチド
(2)の反応は、上記オリゴリボヌクレオチ(5)を添
加せずに上記反応において用いた切断反応用緩衝液(x
1)8μlのみをポリリボヌクレオチド(2)に添加して
行い、一定時間毎にサンプリングしその切断率から速度
定数を求めた。
In the same manner as in the cleavage reaction of Example 5, using the polyribonucleotide (2) obtained in Example 4, the cleavage activity by addition of an oligonucleotide was examined. As an oligonucleotide, 2′-O-methyl oligoribonucleotide (5) showing the highest inducing activity in Example 5
Was used. Polyribonucleotide (2) (16 pmol) was cleaved with a buffer (× 1, 40 mM Tris-HCl (pH 7.
5), 8 mM of 12 mM magnesium chloride, 2 mM spermidine trihydrochloride), and oligonucleotide (5) (200 pmol) was separately dissolved in 10 μl of a buffer for cleavage reaction. Oligonucleotide (5) denatured at 90 ° C for 2 minutes and ice-cooled, followed by another heat-denatured oligonucleotide (5)
8 μl was added and the reaction was started at 37 ° C. Samples were taken at regular intervals, and the reaction was stopped by adding to a solution (5 μl) containing 50 mM EDTA and 10 M urea. The resulting reaction mixture was electrophoresed on a 20% polyacrylamide gel containing 8 M urea to separate reaction products and unreacted products. The gel after electrophoresis is analyzed using a bioimage analyzer (BAS2000; Fuji Photo Film Co., Ltd.).
(Manufactured by the company). That is, the isotope activity of the reaction product and the unreacted product was quantified, the cleavage rate was determined, and the apparent reaction rate constant k obs was calculated (Table 6). In addition, the reaction of the polyribonucleotide (2) in the absence of the oligonucleotide was carried out by the cleavage reaction buffer (x
1) Only 8 μl was added to the polyribonucleotide (2), sampling was performed at regular intervals, and the rate constant was determined from the cleavage rate.

【0111】ポリリボヌクレオチド(2)は、それ単独
ではほとんど切断反応を起こさないが、オリゴヌクレオ
チド(5)共存下において矢印の部位でRNAの切断反応
が起こった。
Polyribonucleotide (2) hardly caused a cleavage reaction by itself, but RNA cleavage reaction occurred at the site indicated by the arrow in the presence of oligonucleotide (5).

【0112】[0112]

【表6】 [Table 6]

【0113】実施例7 実施例5および6においては、鋳型DNAより転写したリ
ボザイムを単離後、オリゴヌクレオチド添加により切断
反応を調べた。しかしながら、その反応では得られる切
断生成物の量は、反応開始時に供されるRNA量に限定さ
れる。また、RNAは不安定であるため検出試薬として用
いる場合、その保存等において困難な場合がある。そこ
で、検出感度を上げ、さらに転写後にRNAを単離せずに
リボザイムの切断反応が起こるかどうかを調べるため、
鋳型DNAからの転写中の切断反応を調べる実験を行っ
た。鋳型DNAより次々に転写されるリボザイムが、共存
するオリゴヌクレオチドと結合後切断反応が起こること
により、より多くの切断生成物が得られ、より高い感度
が期待できる。鋳型DNA 1または鋳型DNA2(50 nmolと
オリゴリボヌクレオチド(5)(600 pmol)に切断反応
用緩衝液 (×5、 200 mM トリス-塩酸 (pH 7.5)、60 m
M 塩化マグネシウム、 10 mM スペルミジン三塩酸塩) 4
μl、2.5 mM NTPs (ATP、 GTP、 CTP、 UTP) 4 μl、
[α-32P]UTP 1μl、100 mM DTT 1 μl、適当量の滅菌
水を加え溶解し、Ampliscribe T7 RNA ポリメラーゼ 2
μlを加えて全量を20 μlとし、37℃で反応を開始し
た。適当な時間に50mM EDTAと10M 尿素と含
む溶液(5μl)に反応液1.5 μl加え反応を停止させ
た。得られた反応混合物を、8M 尿素を含む10%ポリ
アクリルアミドゲルで電気泳動することにより、反応生
成物と未反応物を分離した。電気泳動後のゲルを、バイ
オイメージアナライザー(BAS2000;富士写真フ
ィルム(株)社製)を用いて分析した。オリゴリボヌク
レオチド(5)存在下における転写反応において特異的
にポリリボヌクレオチド(1)の切断反応が起こってい
るゲル電気泳動の結果を図11に示す。すなわち、反応
生成物と未反応物のアイソトープ活性を定量し、切断率
を求め、見かけの反応速度定数kobsを算出した。
Example 7 In Examples 5 and 6, after the ribozyme transcribed from the template DNA was isolated, the cleavage reaction was examined by adding an oligonucleotide. However, the amount of cleavage products obtained in that reaction is limited to the amount of RNA provided at the start of the reaction. In addition, when RNA is used as a detection reagent due to its instability, it may be difficult to preserve it. Therefore, to increase the detection sensitivity and to investigate whether the ribozyme cleavage reaction occurs without isolating RNA after transcription,
An experiment was conducted to examine the cleavage reaction during transcription from the template DNA. A ribozyme transcribed one after another from the template DNA undergoes a cleavage reaction after binding to a coexisting oligonucleotide, so that more cleavage products can be obtained and higher sensitivity can be expected. A buffer for cleavage reaction (× 5, 200 mM Tris-hydrochloric acid (pH 7.5), 60 μm) was added to template DNA 1 or template DNA 2 (50 nmol and oligoribonucleotide (5) (600 pmol)).
M magnesium chloride, 10 mM spermidine trihydrochloride) 4
μl, 2.5 mM NTPs (ATP, GTP, CTP, UTP) 4 μl,
[α- 32 P] UTP 1μl, 100 mM DTT 1 μl, was dissolved by adding an appropriate amount of sterile water, Ampliscribe T7 RNA polymerase 2
The reaction was started at 37 ° C. by adding μl to a total volume of 20 μl. At an appropriate time, 1.5 μl of the reaction solution was added to a solution (5 μl) containing 50 mM EDTA and 10 M urea to stop the reaction. The obtained reaction mixture was subjected to electrophoresis on a 10% polyacrylamide gel containing 8 M urea to separate a reaction product and an unreacted product. The gel after the electrophoresis was analyzed using a bioimage analyzer (BAS2000; manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). FIG. 11 shows the results of gel electrophoresis in which a cleavage reaction of polyribonucleotide (1) occurs specifically in a transcription reaction in the presence of oligoribonucleotide (5). That is, the isotope activity of the reaction product and the unreacted product was quantified, the cleavage rate was determined, and the apparent reaction rate constant k obs was calculated.

【0114】オリゴリボヌクレオチド(5)非存在下に
おいては、ポリリボヌクレオチド(1)あるいは(2)
はほとんど切断活性を示さなかったのに対し、オリゴリ
ボヌクレオチド(5)存在下では有意な切断反応が確認
された。
In the absence of oligoribonucleotide (5), polyribonucleotide (1) or (2)
Showed almost no cleavage activity, whereas a significant cleavage reaction was confirmed in the presence of oligoribonucleotide (5).

【0115】[0115]

【表7】 [Table 7]

【0116】[0116]

【発明の効果】今回構築した活性誘導型ヘアピン型リボ
ザイムは、あるRNAの配列を特異的に認識後、自己切断
活性を示す新規なリボザイムである。その認識部位は触
媒活性部位とは異なり、離れた部位に位置している。外
部から添加された標的RNAが存在しない場合は、リボザ
イムは不活性な構造をとるため活性を示さない。しかし
ながら、標的RNA存在下では、そのRNAと結合しリボザイ
ムの構造が活性型に変化し、切断活性が誘導される。こ
の新規リボザイムは、ある標的RNAを配列特異的に認識
後触媒活性を示すことより、センサー機能を有したRNA
酵素と考えられる。そのため、目的のヌクレオチド配列
を有するmRNAを特異的に識別するリボザイムを構築する
ことにより、遺伝子の配列をリボザイムのRNA切断のシ
グナルに変換することが可能となり、遺伝子の多形検出
に応用し得る可能性を有している。本発明は、従来の遺
伝子の固定化による遺伝子発現検出において必要な、固
定化ならびにPCR法などを要さない新規な遺伝子発現検
出法であることから、本発明はより簡便な検出法となる
ことが期待される。
The activity-inducible hairpin ribozyme constructed this time is a novel ribozyme exhibiting self-cleaving activity after specifically recognizing a certain RNA sequence. The recognition site differs from the catalytically active site and is located at a remote site. When there is no externally added target RNA, the ribozyme assumes an inactive structure and does not show activity. However, in the presence of the target RNA, it binds to the RNA, changes the structure of the ribozyme to an active form, and induces cleavage activity. This novel ribozyme is an RNA with a sensor function by showing catalytic activity after sequence-specific recognition of a certain target RNA.
It is considered an enzyme. Therefore, by constructing a ribozyme that specifically identifies mRNA having the target nucleotide sequence, it is possible to convert the gene sequence into a signal for RNA cleavage of the ribozyme, which can be applied to gene polymorphism detection. It has nature. Since the present invention is a novel gene expression detection method required for conventional gene expression detection by gene immobilization, which does not require immobilization and PCR, the present invention provides a simpler detection method. There is expected.

【0117】[0117]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> DNA Chip Research Inc. Hitachi Software <120> A Ribozyme for detecting Gene Sequences <130> 12A139 <160> 7 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 122 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic DNA <400> 1 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaaacaatct 60 gcatctcact cgagatgtat attacctggt acccccctga cagtcctgtt tggatccagc 120 tc 122 <210> 2 <211> 84 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic RNA <400> 2 gggaaacaga gaagucaacc agagaaacaa ucugcaucuc acucgagaug uauauuaccu 60 gguacccccc ugacaguccu guuu 84 <210> 3 <211> 121 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic DNA <400> 3 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaaacaatcg 60 catctcactc gagatgtata ttacctggta cccccctgac agtcctgttt ggatccagct 120 c 121 <210> 4 <211> 83 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic RNA <400> 4 gggaaacaga gaagucaacc agagaaacaa ucgcaucuca cucgagaugu auauuaccug 60 guaccccccu gacaguccug uuu 83 <210> 5 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic DNA <400> 5 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaa 53 <210> 6 <211> 89 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic DNA <400> 6 gagctggatc caaacaggac tgtcaggggg gtaccaggta atatacatct cgagtgagat 60 gcagattgtt tctctggttg acttctctg 89 <210> 7 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:Synthetic DNA <400> 7 gagctggatc caaacaggac tgtcaggggg gtaccaggta atatacatct cgagtgagat 60 gcgattgttt ctctggttga cttctctg 88[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> DNA Chip Research Inc. Hitachi Software <120> A Ribozyme for detecting Gene Sequences <130> 12A139 <160> 7 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 122 <212 > DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 1 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaaacaatct 60 gcatctcact cgagatgtat attacctggt acccccctga cagtcctgtt <t> > RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic RNA <400> 2 gggaaacaga gaagucaacc agagaaacaa ucugcaucuc acucgagaug uauauuaccu 60 gguacccccc ugacaguccu guuu 84 <210> 3 <211> 121 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 3 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaaacaatcg 60 catctcactc gagatgtata ttacctggta cccccctgac agtcctgttt ggatccagct 120c 121c 1201 121 c 121 Artificial Sequence <220> <223> Descrip tion of Artificial Sequence: Synthetic RNA <400> 4 gggaaacaga gaagucaacc agagaaacaa ucgcaucuca cucgagaugu auauuaccug 60 guaccccccu gacaguccug uuu 83 <210> 5 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence Synthetic DNA <400> 5 cggcgaattc taatacgact cactataggg aaacagagaa gtcaaccaga gaa 53 <210> 6 <211> 89 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 6 gagctggatc caaacaggac tgtcagg gtaccaggta atatacatct cgagtgagat 60 gcagattgtt tctctggttg acttctctg 89 <210> 7 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 7 gagctggatc caaacaggac tgtcagggg gattc gctacct ctctggttga cttctctg 88

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】天然のヘアピン型リボザイムの構造を示す。FIG. 1 shows the structure of a natural hairpin ribozyme.

【図2】オリゴヌクレオチドによるリボザイムの活性化
の一例を示す。
FIG. 2 shows an example of ribozyme activation by an oligonucleotide.

【図3】a.天然型ヘアピン型リボザイムの構造を示
す。ループA及びBの相互作用により矢印の位置で切断
される。b.ヘアピンループをランダムにしたものの模
式図を示す。小文字は鋳型DNA由来の配列であり、ク
ローニング時の制限酵素部位の配列に由来する。
FIG. 3 a. 1 shows the structure of a natural hairpin ribozyme. It is cut at the position of the arrow by the interaction of loops A and B. b. The schematic diagram of what made the hairpin loop random is shown. Lower case letters are sequences derived from the template DNA, and are derived from the sequences of restriction enzyme sites at the time of cloning.

【図4】本発明のリボザイムに転写されるヌクレオチド
配列を含むDNAを合成によって得る手順を示す。
FIG. 4 shows a procedure for obtaining a DNA containing a nucleotide sequence transcribed by the ribozyme of the present invention by synthesis.

【図5】本発明において使用するインビトロセレクショ
ン法の手順を示す。
FIG. 5 shows the procedure of the in vitro selection method used in the present invention.

【図6】インビトロセレクションの各ラウンドにおける
ネガティブおよびポジティブセレクションの切断率及び
各反応の時間を示す。プレセレクション2は、2度目の
プレセレクションを表す。
FIG. 6 shows the negative and positive selection cleavage rates and the time of each reaction in each round of in vitro selection. Preselection 2 represents the second preselection.

【図7】本発明のリボザイム活性を有する各クローンの
オリゴヌクレオチド結合時のヘアピンループの予想構造
を示す。
FIG. 7 shows a predicted structure of a hairpin loop at the time of oligonucleotide binding of each clone having the ribozyme activity of the present invention.

【図8】本発明のヘアピン型リボザイムのステム−ルー
プ三次元構造の不活性型から活性型への変化を示す。
FIG. 8 shows the change of the stem-loop three-dimensional structure of the hairpin ribozyme of the present invention from an inactive form to an active form.

【図9】ポリリボヌクレオチド(1)をコードする鋳型
DNAの構築図を示す。
FIG. 9: Template encoding polyribonucleotide (1)
1 shows a construction diagram of DNA.

【図10】ポリリボヌクレオチド(1)のオリゴヌクレ
オチド(5)非存在下および存在下における切断反応の
オートラジオグラフィーを示す。
FIG. 10 shows autoradiography of the cleavage reaction of polyribonucleotide (1) in the absence and presence of oligonucleotide (5).

【図11】オリゴヌクレオチド(5)共存および非共存
下での鋳型DNA1からの転写中に生じるポリリボヌクレ
オチド(1)の自己切断反応を示す。
FIG. 11 shows a self-cleavage reaction of polyribonucleotide (1) generated during transcription from template DNA 1 in the presence and absence of oligonucleotide (5).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 1/15 C12N 1/19 4C086 1/19 1/21 1/21 9/00 5/10 C12Q 1/68 A 9/00 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/68 5/00 A (72)発明者 大塚 栄子 神奈川県横浜市保土ヶ谷区神戸町134番 株式会社ディーエヌエイチップ研究所内 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 BA07 CA05 GA11 HA14 HA20 4B029 AA23 BB16 4B050 CC03 DD20 LL01 LL03 4B063 QA01 QQ42 QQ53 QR01 QR32 QR55 QR62 QS26 QS32 QX02 4B065 AB01 CA27 CA44 CA46 4C086 AA01 AA02 EA16 MA01 MA04 NA14 ZB26 ZB33 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 1/15 C12N 1/19 4C086 1/19 1/21 1/21 9/00 5/10 C12Q 1 / 68 A 9/00 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/68 5/00 A (72) Inventor Eiko Otsuka 134th Kobe-cho, Hodogaya-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture F-Term in DIP Chip Research Laboratories Co., Ltd. 4B024 AA01 AA11 BA07 CA05 GA11 HA14 HA20 4B029 AA23 BB16 4B050 CC03 DD20 LL01 LL03 4B063 QA01 QQ42 QQ53 QR01 QR32 QR55 QR62 QS26 QS32 QX02 4B065 AB01 CA27 CA44 CA46 4C086 AA01 AA02 EA16 MA01 MA04 NA33 ZB26

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼ
ーションによるステム−ループ三次元構造の変化により
活性化されることを特徴とするヘアピン型リボザイム。
1. A hairpin ribozyme which is activated by a change in a three-dimensional stem-loop structure due to hybridization with an oligonucleotide.
【請求項2】 オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼ
ーション形成が3〜23個の塩基対で構成される、請求
項1に記載のヘアピン型リボザイム。
2. The hairpin ribozyme according to claim 1, wherein the hybridization with the oligonucleotide is composed of 3 to 23 base pairs.
【請求項3】 オリゴヌクレオチドが標的塩基配列の一
部であることを特徴とする、請求項1または2に記載の
ヘアピン型リボザイム。
3. The hairpin ribozyme according to claim 1, wherein the oligonucleotide is a part of a target base sequence.
【請求項4】 シス型リボザイムであり、活性化によっ
て最初に自己切断することを特徴とする、請求項1から
3のいずれか1項に記載のヘアピン型リボザイム。
4. The hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 3, which is a cis ribozyme and is first cleaved by activation.
【請求項5】 一般式(I)または(II)にオリゴヌクレ
オチドとの複合体構造を示す、請求項4に記載のヘアピ
ン型リボザイム。 【化1】 [式中、α1がリボザイム、βがオリゴヌクレオチドの
配列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレオチド、Cは
シトシンヌクレオチド、Aはアデニンヌクレオチド、G
はグアニンヌクレオチドを表し、 B1〜Bh、E1〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、W1〜W
n、X1及びX2はそれぞれ同一または異なってウラシ
ルヌクレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシンヌク
レオチドまたはグアニンヌクレオチドのいずれかを表
し、 F1〜Fp、J1〜J4、R1〜R5、及びY1〜Ynは、それ
ぞれE1〜Ep、H1〜H4、Q1〜Q5、及びW1〜Wnに相
補的なヌクレオチドを表し、 Sはアデニンヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチド
のいずれかを表し、 Pはウラシルヌクレオチド、アデニンヌクレオチド、シ
トシンヌクレオチドまたはグアニンヌクレオチドのいず
れかを表し、 Lはウラシルヌクレオチド、アデニンヌクレオチドまた
はシトシンヌクレオチドのいずれかを表し、 Vは、Sがシトシンヌクレオチドの場合にはアデニンヌ
クレオチドを表し、Sがアデニンヌクレオチドの場合に
は、ウラシルヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチド
のいずれかを表し、 hは3〜20の整数、nは1〜10の整数、pは1〜1
0の整数をそれぞれ表す)。] 【化2】 [式中、α2がリボザイム、βがオリゴヌクレオチドの
配列をそれぞれ示す。式中の記号は一般式(I)と同じ意
味を示す。]
5. The hairpin ribozyme according to claim 4, which has a complex structure with an oligonucleotide represented by the general formula (I) or (II). Embedded image [In the formula, α1 represents the sequence of a ribozyme, and β represents the sequence of an oligonucleotide. U is uracil nucleotide, C is cytosine nucleotide, A is adenine nucleotide, G
Represents a guanine nucleotide; B1 to Bh, E1 to Ep, H1 to H4, Q1 to Q5, W1 to W
n, X1 and X2 are the same or different and each represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide or a guanine nucleotide; F1 to Fp, J1 to J4, R1 to R5, and Y1 to Yn are E1 to Ep, respectively. , H1 to H4, Q1 to Q5, and W1 to Wn represent nucleotides complementary to each other, S represents any of adenine nucleotides or cytosine nucleotides, and P represents any of uracil nucleotides, adenine nucleotides, cytosine nucleotides, or guanine nucleotides. L represents either a uracil nucleotide, an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide; V represents an adenine nucleotide when S is a cytosine nucleotide; and a uracil nucleotide when S is an adenine nucleotide. Other represents either cytosine nucleotides, h is an integer of 3 to 20, n is an integer of from 1 to 10, p is 1 to 1
Each represents an integer of 0). ] [In the formula, α2 represents a ribozyme and β represents an oligonucleotide sequence. The symbols in the formula have the same meaning as in formula (I). ]
【請求項6】 トランス型リボザイムであり、活性化に
よって他のリボヌクレオチド配列を切断することを特徴
とする、請求項1または2に記載のヘアピン型リボザイ
ム。
6. The hairpin ribozyme according to claim 1, which is a trans ribozyme and cleaves another ribonucleotide sequence upon activation.
【請求項7】 一般式(III)にオリゴヌクレオチドと
の複合体構造を示す、請求項6に記載のヘアピン型リボ
ザイム。 【化3】 [式中、γがリボザイム、βがオリゴヌクレオチドの配
列をそれぞれ示す。Uはウラシルヌクレオチド、Cはシ
トシンヌクレオチド、Aはアデニンヌクレオチド、Gは
グアニンヌクレオチドを表し、 B1〜Bh、F1〜Fp、J1〜J4、K1〜Km、Q1〜Q5、
W1〜Wn、X1及びX2はそれぞれ同一または異なって
ウラシルヌクレオチド、アデニンヌクレオチド、シトシ
ンヌクレオチドまたはグアニンヌクレオチドのいずれか
を表し、 R1〜R5、及びY1〜Ynは、それぞれQ1〜Q5、及びW1
〜Wnに相補的なヌクレオチドを表し、 Sはアデニンヌクレオチドまたはシトシンヌクレオチド
のいずれかを表し、 hは3〜20の整数、mは1〜10の整数、nは1〜1
0の整数、pは1〜10の整数をそれぞれ表す)。]
7. The hairpin ribozyme according to claim 6, wherein the complex structure with an oligonucleotide is represented by the general formula (III). Embedded image [Wherein, γ represents the sequence of the ribozyme, and β represents the sequence of the oligonucleotide. U is uracil nucleotide, C is cytosine nucleotide, A is adenine nucleotide, G is guanine nucleotide, B1 to Bh, F1 to Fp, J1 to J4, K1 to Km, Q1 to Q5,
W1 to Wn, X1 and X2 are the same or different and each represents a uracil nucleotide, an adenine nucleotide, a cytosine nucleotide or a guanine nucleotide; R1 to R5 and Y1 to Yn are Q1 to Q5 and W1 respectively;
Represents a nucleotide complementary to ~ Wn, S represents either an adenine nucleotide or a cytosine nucleotide, h is an integer of 3 to 20, m is an integer of 1 to 10, n is 1 to 1
An integer of 0, and p represents an integer of 1 to 10). ]
【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項に記載の
ヘアピン型リボザイムを構成するリボヌクレオチドをコ
ードするDNA。
8. A DNA encoding a ribonucleotide constituting the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 請求項8に記載のDNAを含有する組み換
えベクター。
9. A recombinant vector containing the DNA according to claim 8.
【請求項10】 請求項9に記載の組み換えベクターを
導入した宿主細胞。
A host cell into which the recombinant vector according to claim 9 has been introduced.
【請求項11】 オリゴヌクレオチドと不活性化型リボ
ザイムのハイブリダイゼーションによってステム−ルー
プ三次元構造を変化させることを特徴とする、ヘアピン
型リボザイムの活性化方法。
11. A method for activating a hairpin ribozyme, comprising changing a three-dimensional stem-loop structure by hybridization of an oligonucleotide and an inactivated ribozyme.
【請求項12】 オリゴヌクレオチドの1または2以上
のヌクレオチドが2'-O-メチル化されていることを特徴
とする、請求項11に記載のヘアピン型リボザイムの活
性化方法。
12. The method for activating a hairpin ribozyme according to claim 11, wherein one or more nucleotides of the oligonucleotide are 2′-O-methylated.
【請求項13】 請求項1から7のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムによる標的塩基配列の検出方
法。
13. A method for detecting a target base sequence using the hairpin ribozyme according to claim 1.
【請求項14】 DNAチップ上に含まれるサンプルにお
ける標的塩基配列の存在を検出することを特徴とする、
請求項13に記載の検出方法。
14. A method for detecting the presence of a target base sequence in a sample contained on a DNA chip,
The detection method according to claim 13.
【請求項15】 請求項1から5のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムの自己切断によって切断された
断片を検出することを特徴とする、標的塩基配列の検出
方法。
A method for detecting a target base sequence, comprising detecting a fragment cleaved by self-cleavage of the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 5.
【請求項16】 蛍光色素、放射性標識によって切断断
片を検出することを特徴とする、請求項13から15の
いずれか1項に記載の検出方法。
16. The detection method according to claim 13, wherein the cleavage fragment is detected by a fluorescent dye or a radioactive label.
【請求項17】 請求項1から7のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムを含むことを特徴とする、サン
プル中の標的塩基配列検出キット。
A kit for detecting a target base sequence in a sample, comprising the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 7.
【請求項18】 請求項1から7のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムを用いることを特徴とする、リ
ボヌクレオチド配列の切断方法。
18. A method for cleaving a ribonucleotide sequence, comprising using the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 7.
【請求項19】 請求項1から7のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムとオリゴヌクレオチドを別に投
与することを特徴とする、請求項18に記載の切断方
法。
19. The method according to claim 18, wherein the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 7 and the oligonucleotide are separately administered.
【請求項20】 オリゴヌクレオチドの1または2以上
のヌクレオチドが2'-O-メチル化されていることを特徴
とする、請求項17または18に記載の切断方法。
20. The method according to claim 17, wherein one or more nucleotides of the oligonucleotide are 2′-O-methylated.
【請求項21】 請求項1から7のいずれか1項に記載
のヘアピン型リボザイムを含有する医薬組成物。
21. A pharmaceutical composition comprising the hairpin ribozyme according to any one of claims 1 to 7.
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